(57)【要約】  原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号を出力する機能および原料ガスの流れを遮断する機能の少なくともいずれか一方を有するガスメータを通過した原料ガスを消費して発電する発電ユニットと、発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給器と、制御器とを備え、制御器は、発電運転を通常停止させる場合、原料ガス供給器から発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、前記状態が第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、発電運転を停止させると共に、少なくともリセット時間が経過する迄は、原料ガス供給動作を停止させる。
2011067923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した前記原料ガスを消費して発電する発電ユニットと、
前記発電ユニットへ前記原料ガスを供給する原料ガス供給器と、
制御器とを備え、
前記制御器は、
発電運転を通常停止させる場合、前記原料ガス供給器から前記発電ユニットへ前記原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、
前記状態が前記第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、発電運転を停止させると共に、少なくとも前記リセット時間が経過する迄は、前記原料ガス供給動作を停止させるように構成されている、
発電システム。
【請求項２】
前記原料ガス供給動作は、
前記発電ユニットのガス流路を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作である、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
原料ガス供給動作は、
発電ユニットのガス流路内の温度低下に伴うガス収縮に対して、原料ガス供給器より原料ガスをガス流路へ供給するガス補給動作である、請求項１記載の発電システム。
【請求項４】
前記発電システムは、前記発電運転の停止に伴い前記発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるように構成され、
前記原料ガス供給動作は、
前記発電ユニットのガス流路内の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、前記原料ガス供給器より前記原料ガスを前記ガス流路へ供給する補圧動作である、請求項１に記載の発電システム。
【請求項５】
前記ガス流路と大気との連通を遮断するための弁を備え、
前記制御器は、前記弁を閉止して、前記ガス流路と大気との連通を遮断するように構成されている、請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記制御器は、
少なくとも前記ガス供給異常により前記原料ガス供給動作を停止している間は、前記ガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記弁を開放させ空気を前記ガス流路へ供給するように構成されている、請求項５に記載の発電システム。
【請求項７】
水蒸気を供給する水蒸気供給器を備え、
前記発電システムは、前記発電運転の停止に伴い前記発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるように構成され、
前記制御器は、
前記ガス供給異常により前記原料ガス供給動作を停止している間は、前記発電ユニット内のガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、水蒸気を前記水蒸発供給器から前記ガス流路へ供給するように構成されている、請求項４に記載の発電システム。
【請求項８】
前記制御器は、
前記ガス供給異常により前記原料ガス供給動作を前記リセット時間以上停止した後、再起動を行わない場合には、前記発電ユニット内のガス流路を原料ガスで掃気する動作である原料ガスパージ動作を行うように構成されている、請求項１に記載の発電システム。
【請求項９】
前記発電ユニットは、燃料電池を含み、前記燃料電池内のガス流路に対して前記原料ガスパージ動作が実行されるよう構成されている、請求項２または８に記載の発電システム。
【請求項１０】
前記発電ユニットは、前記原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器より供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備え、前記水素生成器及び前記燃料電池の少なくともいずれか一方のガス流路に対して前記原料ガスパージ動作が実行されるよう構成されている、請求項２または８に記載の発電システム。
【請求項１１】
前記発電ユニットは、燃料電池を含み、前記燃料電池内のガス流路に対して前記ガス補給動作が実行されるよう構成されている、請求項３に記載の発電システム。
【請求項１２】
前記発電ユニットは、前記原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器より供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備え、前記水素生成器及び前記燃料電池の少なくともいずれか一方のガス流路に対して前記ガス補給動作が実行されるよう構成されている、請求項３に記載の発電システム。
【請求項１３】
前記発電ユニットは、燃料電池を含み、前記燃料電池内のガス流路に対して前記補圧動作が実行されるよう構成されている、請求項４〜７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１４】
前記発電ユニットは、前記原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器より供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備え、前記水素生成器及び前記燃料電池の少なくともいずれか一方のガス流路に対して前記補圧動作が実行されるよう構成されている、請求項４〜７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１５】
本発明の発電システムの運転方法は、
原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した原料ガスを消費して発電ユニットが発電し、
発電運転を通常停止させる場合、原料ガス供給器から発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、
前記状態が前記第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、前記発電ユニットの発電運転を停止させると共に、少なくとも前記リセット時間が経過する迄は、前記原料ガス供給動作を停止させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムに関する。より詳しくは、商用ガスを原料ガスとして用いる発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
商用ガスを原料ガスとして用いる発電システムの例として、燃料電池を用いたものがある。燃料電池は、燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換して発電を行うものである。【０００３】
一般的な燃料電池システムは、改質器を備え、炭化水素を主成分とする原料ガスを改質反応させ水素に富んだ燃料ガスを生成する。その生成した燃料ガスと空気中の酸素とを燃料電池で電気化学反応させ、電力が得られる。【０００４】
原料ガスには、都市ガス、LPG、灯油などが用いられる。家庭用として燃料電池システムを使用する場合、主に都市ガスやLPGといった商用ガスが用いられる。【０００５】
都市ガスやLPGといった商用ガスの供給元（いわゆる元栓など、各家庭内にあるガスの供給口）には、安全装置としてマイコンメータが備えられている。【０００６】
該ガスメータは一般に、震度５以上の地震、ガス圧の急激な低下、所定値以上の流量での長時間（例えば３０日以上）のガスの流れ（これによりガス漏れがあることが示唆される）、急なガス使用量の増加などを検知したときにガスを遮断する。マイコンメータには、所定値以上の流量での長時間（例えば３０日以上）ガスが流れた場合にガス漏れの警報を出力するマイコンメータがある。また、ガスの遮断と警報の両方を行うマイコンメータもある。【０００７】
燃料電池システムが家庭で用いられる場合には、他のガス機器と同様、該マイコンメータを介して原料ガスの供給を受けることになる。燃料電池システムは他の一般的なガス機器と異なり、家庭での電力負荷に応じて原料ガスを消費する。電力負荷が連続して発生した場合には、それに従って原料ガスの消費も、長期間（例えば３０日以上）に亘り連続することがある。この場合、燃料電池システム自体は正常に運転されているにも関わらず、マイコンメータは異常が発生したと誤認し、ガスを遮断したり、警報を出力することになる。【０００８】
かかる課題を克服するために、消費電力計測手段で計測された消費電力のスケジュールに基づいて、燃料電池ユニットの運転を開始した後第１の所定時間が経過するまでの間に、燃料電池ユニットを第２の所定時間の間停止状態に保持する制御装置を備える燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００９】
一方、燃料電池システムを停止する際に、改質器や燃料電池内を原料ガスでパージすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。【００１０】
また、燃料電池システムを停止する際に、改質器や燃料電池内の圧力低下に対して原料ガスを供給する補圧動作を実行するシステムが提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−３５３２９２
【特許文献２】特開２００３−２２９１５６
【特許文献３】特開２００６−２１００１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１記載の燃料電池システムのようにマイコンメータによるガス遮断や異常報知を避けるために燃料電池システムの発電運転を停止したとしても、発電運転の停止に際して、上記特許文献２及び特許文献３に記載のように、原料パージや補圧動作に例示されるような原料ガス供給動作が実行されると、発電運転の停止期間が長期化してしまうという課題がある。これは、上記原料ガス供給動作により、燃料電池システムにおいて原料ガスを使用しない状態を上記第２の所定時間以上継続しにくくなるためである。この点は、燃料電池システムに限らず、原料ガスを用いて発電を行うあらゆる発電システムに共通する課題である。【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、発電運転を停止する際に、所定の原料ガスの供給動作が実行される発電システムにおいて、マイコンメータによるガス遮断または異常報知を回避するための発電運転の停止期間を、従来の発電システムよりも短くすることが可能になるシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決すべく、本発明の発電システムは、原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した前記原料ガスを消費して発電する発電ユニットと、前記発電ユニットへ前記原料ガスを供給する原料ガス供給器と、制御器とを備え、前記制御器は、発電運転を通常停止させる場合、前記原料ガス供給器から前記発電ユニットへ前記原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、前記状態が前記第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、発電運転を停止させると共に、少なくとも前記リセット時間が経過する迄は、前記原料ガス供給動作を停止させるように構成されている。【００１５】
本発明の発電システムの運転方法は、原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した原料ガスを消費して発電ユニットが発電し、発電運転を通常停止させる場合、原料ガス供給器から発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、前記状態が前記第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、前記発電ユニットの発電運転を停止させると共に、少なくとも前記リセット時間が経過する迄は、前記原料ガス供給動作を停止させる。【００１６】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上記のような構成を有し、発電運転を停止する際に、所定の原料ガスの供給動作が実行される燃料電池システムにおいて、マイコンメータによるガス遮断または異常報知を回避するための発電運転の停止期間を、従来の発電システムよりも短くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる発電システムの概略構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、第２実施形態にかかる発電システムの概略構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、発電システム５０の動作の一例を示すフロー図である。
【図４】図４は、第２実施形態にかかる発電システムが実行する、ガス供給異常を判定する動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第２実施形態にかかる発電システムが実行する、運転停止動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第２実施形態にかかる発電システムが実行する、原料ガスを用いた改質器の補圧動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２実施形態の第１変形例にかかる発電システムが実行する、原料ガスパージ動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第２実施形態の第２変形例にかかる発電システムが実行する、空気を用いた補圧動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第２実施形態の第３変形例にかかる発電システムが実行する、水蒸気を用いた補圧動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第３実施形態にかかる発電システムが実行する、原料ガスを用いた燃料電池の補圧動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第３実施形態の第１変形例にかかる発電システムが実行する、原料ガスパージ動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２実施形態の変形例にかかる発電システムの概略構成の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態にかかる発電システムが実行する、原料ガスを用いた燃料電池本体の補圧動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る発電システムは、原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した原料ガスを消費して発電する発電ユニットと、発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給器と、制御器とを備え、制御器は、発電運転を通常停止させる場合、原料ガス供給器から発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、前記状態が第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、発電運転を停止させると共に、少なくともリセット時間が経過する迄は、原料ガス供給動作を停止させるように構成されている。
【００２０】
第１実施形態に係る発電システムの運転方法は、原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した原料ガスを消費して発電ユニットが発電し、発電運転を通常停止させる場合、原料ガス供給器から発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、前記状態が第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、発電ユニットの発電運転を停止させると共に、少なくともリセット時間が経過する迄は、原料ガス供給動作を停止させる。
【００２１】
かかる構成では、発電運転を停止する際に、所定の原料ガスの供給動作が実行される発電システムにおいて、マイコンメータによるガス遮断または異常報知を回避するための発電運転の停止期間を、従来の発電システムよりも短くすることが可能になる。これにより、発電システムを従来の発電システムよりも速やかに起動することが可能になる。
【００２２】
上記「原料ガスの流れ」とは、ガスメータを通過する原料ガスの流れをいう。
【００２３】
上記「原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続」しているか否かの判定、及び、ガスメータに「異常信号の出力、および、原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行」を指示する制御器は、いずれの箇所に設置されてもよい。例えば、ガスメータに内蔵されてもよいし、ガスメータの動作を監視及び制御する外部のコントロールセンターに内蔵されてもよいし、発電システムに内蔵されてもよい。
【００２４】
上記通常停止とは、発電システムの異常により発電運転を停止させる場合を異常停止とするとき、該異常停止と異なる発電システムの停止を指す。一般には、例えば操作者により運転停止の指示が入力されたような場合や、タイマーを用いて運転停止の時刻が設定されている場合において該時刻が到来した際に停止指示が出力される場合などをいう。
【００２５】
上記「発電運転を停止させる」とは、発電ユニットからの電力の取り出しを停止することをいう。
【００２６】
上記原料ガス供給動作は、発電のための原料供給は含まない。原料ガス供給動作は、発電停止後に行われる動作を含む。
【００２７】
発電システムは、発電運転の停止に伴い発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるように構成され、原料ガス供給動作は、発電ユニットのガス流路内の温度低下に伴う圧力低下に対して、ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、原料ガス供給器より原料ガスをガス流路へ供給する補圧動作であってもよい。
【００２８】
発電システムの運転方法は、発電運転の停止に伴い発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断し、原料ガス供給動作は、発電ユニットのガス流路内の温度低下に伴う圧力低下に対して、ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、原料ガス供給器より原料ガスをガス流路へ供給する補圧動作であってもよい。
【００２９】
図１は、第１実施形態にかかる発電システムの概略構成の一例を示す図である。
【００３０】
発電システム５０は、発電ユニット１と、原料ガス供給器２と、弁１６０と、制御器１８０とを備えている。
【００３１】
発電ユニット１は、ガスメータ１０を通過した原料ガスを消費して発電し、例えば、燃料電池発電ユニット、ガスエンジン発電ユニット等が例示される。燃料電池発電ユニットは、燃料電池の他に水素生成器を含んでいてもよい。燃料電池発電ユニットに含まれる燃料電池の種類は、特に限定されず、例えば、固体高分子形燃料電池、固体酸化物形燃料電池等であってもよい。原料ガスは、少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含有するガスであり、例えば、天然ガス、都市ガス、ＬＰＧガス、気化された灯油等に例示される炭化水素ガス、もしくはメタノールガスなどのアルコールガス等が例示される。原料ガス供給源としては、都市ガスインフラ、天然ガスインフラ、ＬＰＧボンベ等が例示される。
【００３２】
原料ガス供給器２は、発電ユニット１に原料ガスを供給する機器であり、例えば、昇圧器、開閉弁、流量調整弁等が例示される。
【００３３】
弁１６０は、発電ユニット１から排出されたオフガスが流れるオフガス流路に設けられ、閉止することで発電ユニット１内のガス流路と大気との連通を遮断する。
【００３４】
制御器１８０は、原料ガス供給器２の動作を制御する。制御器１８０は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリが例示される。制御器１８０は、単独の制御器であってもよいし、複数の制御器が協働して燃料電池システムの制御を実行する制御器群であってもよい。
【００３５】
ガスメータ１０は、需要家（例えば、家庭）が利用するガス機器で消費されるガスの総量を計測する機器である。ガスメータ１０は、原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態（以下、連続流通状態）が継続する時間（以下、連続流通時間）が第１の上限時間以上になると、異常信号の出力、および、原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行する。上記リセット時間は、例えば、１時間、第１の上限時間は、例えば、３０日と設定される。
【００３６】
「原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続」しているか否かの判定及び、ガスメータに「異常信号の出力、および、原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行」を指示する制御器は、ガスメータに内蔵されている。換言すれば、ガスメータは、原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続した場合に、異常信号を出力する機能および原料ガスの流れを遮断する機能の少なくともいずれか一方を有する。
【００３７】
ガスメータ１０は、原料ガスの流れの停止が継続している時間（原料ガスの流れが連続して停止されている時間）である原料流通連続停止時間を積算すると共に、原料供給連続流通時間がリセット時間ｔｒ以上になると原料ガスの連続流通時間をゼロにリセットする。
【００３８】
次に、発電システム５０の動作の一例について説明する。
【００３９】
図３は、発電システム５０の動作の一例を示すフロー図である。
【００４０】
図３に示すように、制御器１８０により、発電システム１００による原料ガスの連続使用時間が特定される（ステップＳ１０１）。
【００４１】
ここで、発電システム１００による原料ガスの使用は、発電ユニット１に供給される原料ガスの流量を検知する原料ガス流量計（図示せず）により検知される。
【００４２】
原料ガスの連続使用時間は、原料ガスの供給がリセット時間ｔｒ以上停止されない状態（原料ガスの連続使用状態）が継続した時間を言う。原料ガスの連続使用時間は、例えば、記憶器に記憶された発電ユニット１への原料ガス供給開始時刻と、原料ガスの連続使用状態中であると判定された現在時刻との差分で求められる。原料ガス供給開始時刻は、原料ガスの連続使用状態が終了した後、発電ユニット１への原料ガスの供給が開始された時刻を、原料ガス流量計及び計時器（図示せず）より取得した値に基づき制御器１８０が特定する。
【００４３】
なお、原料ガスの連続使用時間は、リセット時間だけ原料ガス供給が停止されることでリセットされうる。
【００４４】
原料ガスの連続使用時間が特定されると、原料ガスの連続使用時間が第２の上限時間以上となっているか（ガス供給異常が発生しているか）が判定される（ステップＳ１０２）。ここで、第２の上限時間は、上記第１の上限時間より小さい値として設定される。原料ガスの連続使用時間が第２の上限時間未満であれば（ステップＳ１０２でＮｏ）、ステップＳ１０１に戻り、再度、上記連続使用時間を特定する。
【００４５】
原料ガスの連続使用時間が第２の上限時間以上であれば（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、制御器１８０より停止指令が出力され（ステップＳ１０４）、その後、発電ユニット１へ原料ガスを供給する原料ガス供給動作が停止される（ステップＳ１０５）。
【００４６】
ここで、上記原料ガス供給動作について説明する。
【００４７】
まず、発電システム５０の発電運転が停止されると、発電ユニット１への原料ガス供給が停止されるとともに、弁１６０が閉止される。その後、大気への放熱により温度低下し、発電システム５０のガス流路内の圧力が低下する。そこで、弁１６０を閉止した状態で、原料ガス供給器２より該ガス流路に原料ガスを供給することでガス流路内の低下した圧力を補う（以下、補圧動作）。
【００４８】
なお、原料ガス供給器２より発電ユニット１内のガス流路に原料ガスを補給するタイミングは、任意である。例えば、原料ガス供給器２は、発電ユニット１のガス流路内の圧力を検出する圧力検知器（図示せず）の検出値が低下する度に繰り返し、原料ガスを供給してもよい。圧力検知器に代えて、該ガス流路内の圧力低下を間接的に検知する検知器を用いてもよい。例えば、温度検知器の検出値の低下により圧力低下を間接的に検知してもよいし、計時器により弁１６０を閉止により発電ユニット１を封止してからの経過時間により圧力低下を間接的に検知してもよい。
【００４９】
ステップＳ１０５の後、制御器１８０より停止指令が出力されて以降において、発電ユニット１への原料ガスの供給の停止が継続している時間（原料ガス供給停止時間）が特定される（ステップＳ２０４）。原料ガス供給停止時間は、例えば、記憶器に記憶された発電ユニット１への原料ガスの供給の停止を開始した時刻（原料ガス供給停止開始時刻）と原料ガスの供給の停止が継続していると判定されている現在時刻との差分で求められる。原料ガス供給停止開始時刻は、制御器１８０より停止指令が出力された後、発電ユニット１への原料ガスの供給を停止された時刻を、原料ガス流量計及び計時器（図示せず）より取得した値に基づき制御器１８０が特定する。
【００５０】
次に、原料ガス供給停止時間がガスメータ１０のリセット時間ｔｒ以上であるか否かが判定される（ステップＳ２０５）。原料ガス供給停止時間がリセット時間ｔｒ以上であると（ステップＳ２０５でＹｅｓ）、原料ガス供給動作の停止を終了する（エンド）。原料ガス供給停止時間がリセット時間ｔｒ未満であると（ステップＳ２０５でＮｏ）、ステップＳ２０４に戻り、再度、原料ガスの原料ガス供給停止時間を特定し、原料ガス供給停止時間がリセット時間ｔｒ以上となるまで、原料ガス供給動作を停止する。
【００５１】
上記動作フローにより、発電システム５０は、ガス供給異常が発生すると、発電運転を停止されると共に少なくともリセット時間ｔｒが経過する迄は、発電ユニットへの原料ガス供給動作を停止され、ガスメータ１０での原料ガスの連続流通時間がゼロにリセットされることが見込まれる。これにより、発電運転が停止された後の所定の原料ガス供給動作が、通常停止時と同様に実行される従来の発電システムに比して、マイコンメータによるガス遮断または異常報知を回避するための発電運転の停止期間を、従来の発電システムよりも短くすることが可能になる。これにより、従来の発電システムよりもより速やかに発電システムを起動することが可能になり、発電システムの起動性が向上する。
【００５２】
上記発電システム５０では、発電ユニット１での原料ガスの連続使用時間を計測することで、ガスメータ１０での原料ガスの連続流通時間を間接的に計測しているが、これは一例に過ぎない。原料ガスの連続流通時間を計測する方法は、直接的または間接的な任意の方法で計測される。
【００５３】
例えば、ガスメータ１０に内蔵された流量センサにより上記連続流通時間を直接的に計測してもよい。例えば、原料ガスの連続使用時間に比例するパラメータ値により間接的に計測してもよい。パラメータとしては、発電システムの発電時間、発電時に発電ユニットに供給される原料ガスと異なる流体の供給時間等が例示される。発電時に発電ユニットに供給される原料ガスと異なる流体としては、燃料電池発電ユニットであれば、燃料電池に供給される酸化剤ガス、水素生成器に供給される水等が例示される。ガスエンジン発電ユニットであれば、ガスエンジンに供給される燃焼用空気等が例示される。
【００５４】
ガスメータ１０のリセット時間ｔｒは、例えば、制御器１８０の記憶器に記憶されている。なお、ガスメータ１０のリセット時間ｔｒそのものをステップＳ２０４における判定に用いることは必須ではない。リセット時間ｔｒより長い所定の時間閾値を用いて、該所定の時間閾値を経過するまで原料ガス供給動作を停止してもよい。これは、上記原料ガスの供給停止期間中において、発電ユニットへの原料ガスの供給は停止されたとしても需要家による他のガス消費機器の利用により原料ガスが使用されている可能性があるためである。ここで、上記所定の時間閾値としては、例えば、他のガス消費機器の利用が継続的に停止される時間が、上記リセット時間ｔｒ以上になることが見込まれる時間（例えば、１２時間）が設定されることが好ましい。
【００５５】
なお、原料ガス供給動作の停止が終了してから次の起動要求が発生するまでの間において、上記原料ガス供給動作は実行しても、しなくてもいずれであってもよい。上記「起動要求が発生する」とは、ユーザーが操作部（図示せず）を介して発電システムの運転開始を指示する操作を実行すること、予め設定された発電運転開始時刻になること、電力負荷需要が発電システムの発電運転が必要な閾値以上に達すること等が挙げられる。
【００５６】
［第１変形例］
第１変形例の発電システムにおいて、原料ガス供給動作は、発電ユニットのガス流路内の温度低下に伴うガス収縮に対して、原料ガス供給器より原料ガスをガス流路へ供給するガス補給動作である。
【００５７】
第１変形例の発電システムの運転方法において、原料ガス供給動作は、発電ユニットのガス流路内の温度低下に伴うガス収縮に対して、原料ガス供給器より原料ガスをガス流路へ供給するガス補給動作である。
【００５８】
本変形例の発電システム５０は、第１実施形態の発電システム５０に対して、弁１６０を設けず、発電ユニット１内のガス流路が大気と連通するよう構成されている。それ以外の構成については、第１実施形態の発電システム５０と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
以下に、本変形例の発電システム５０の動作について説明する。
【００６０】
まず、発電システム５０の発電運転が停止されると、大気への放熱により温度低下し、発電システム５０のガス流路内のガスが収縮する。発電ユニット１内のガス流路は、大気開放されているので、大気からの空気が該ガス流路内に流入するが、原料ガス供給器２より該ガス流路に原料ガスを補給することでガス流路内に流入した空気を大気に排出する。これにより、発電ユニット１内のガス流路への空気の流入量が低減され、発電ユニット１内のガス流路において使用される部材（配管または触媒等）の酸化劣化の程度が低減され好ましい。
【００６１】
なお、原料ガス供給器２より発電ユニット１内のガス流路に原料ガスを補給するタイミングは、任意である。例えば、原料ガス供給器２は、発電ユニット１に設けられた温度検出器（図示せず）の検出値が低下する度に動作を繰り返し、原料ガスを補給してもよい。
【００６２】
［第２変形例］
第２変形例の発電システムにおいて、原料ガス供給動作は、発電ユニットのガス流路を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作である。
【００６３】
第２変形例の発電システムの運転方法において、原料ガス供給動作は、発電ユニットのガス流路を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作である。
【００６４】
本変形例の発電システムは、上記特徴以外は、第１実施形態及びその第１変形例の発電システムのいずれかと同様に構成してもよい。
【００６５】
以下に本変形例の発電システム５０の動作について説明する。
【００６６】
まず、発電システム５０の発電運転が停止されると、発電ユニット１への原料ガスの供給が停止されるとともに、弁１６０が閉止される。その後、所定のタイミングで弁１６０を開放し、原料ガス供給器２を動作させ、発電ユニット１のガス流路内の残留ガスを原料ガスで掃気する（以下、原料ガスパージ動作）。
【００６７】
なお、上記原料ガスパージ動作を実行するタイミングは任意である。例えば、発電ユニット１に設けられた温度検知器（図示せず）で検知された温度が、原料ガスを供給しても炭素析出しない温度になると、制御器１８０が原料ガスパージ動作を実行するよう制御してもよい。上記例においては、発電システム５０は、弁１６０を設けた形態で原料ガスパージ動作を実行しているが、弁１６０を設けてない形態で原料ガスパージ動作を実行しても構わない。
【００６８】
なお、第１実施形態、その第１変形例、及び本変形例において、原料ガス補給動作として、原料ガスによる補圧動作、原料ガスの補給動作、及び原料ガスパージ動作を挙げたが、これらは例示である。従って、原料ガス供給動作は、これらに限定されるものではなく、他のいずれの原料ガス供給動作であっても構わない。
【００６９】
［第３変形例］
第３変形例の発電システムにおいて、制御器は、少なくともガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間は、ガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断する弁を開放させ空気をガス流路へ供給するように構成されている。
【００７０】
第３変形例の発電システムの運転方法において、少なくともガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間は、ガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断する弁を開放させ空気をガス流路へ供給する。
【００７１】
本変形例の発電システムは、上記特徴以外は、第１実施形態、及びその第２変形例のいずれかと同様に構成してもよい。
【００７２】
以下に本変形例の発電システム５０の動作について説明する。
【００７３】
本変形例の発電システム５０は、発電システム５０の発電運転が停止されると、発電ユニット１への原料ガス供給が停止されるとともに、弁１６０が閉止される。その後、大気への放熱により温度低下し、発電システム５０のガス流路内の圧力が低下する。そこで、弁１６０を開放して、該ガス流路に外気を流入させることでガス流路内の低下した圧力を補う。なお、弁１６０を開放して、発電ユニット１内のガス流路に外気を補給するタイミングは、任意である。例えば、原料ガス供給器２は、発電ユニット１のガス流路内の圧力を検出する圧力検知器（図示せず）の検出値が低下する度に繰り返し、原料ガスを供給してもよい。圧力検知器に代えて、該ガス流路内の圧力低下を間接的に検知する検知器を用いてもよい。例えば、温度検知器の検出値の低下により圧力低下を間接的に検知してもよいし、計時器により弁１６０を閉止により発電ユニット１を封止してからの経過時間により圧力低下を間接的に検知してもよい。
【００７４】
［第４変形例］
第４変形例の発電システムは、水蒸気を供給する水蒸気供給器を備え、発電運転の停止に伴い発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるように構成され、制御器は、ガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間は、発電ユニット内のガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、水蒸気を水蒸気供給器からガス流路へ供給するように構成されている。
【００７５】
第４変形例の発電システムの運転方法は、発電運転の停止に伴い発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断され、ガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間は、発電ユニット内のガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、水蒸気をガス流路へ供給する。
【００７６】
本変形例の発電システムは、上記特徴以外は、第１実施形態、及びその第２変形例のいずれかと同様に構成してもよい。
【００７７】
以下に本変形例の発電システム５０の動作について説明する。
【００７８】
本変形例の発電システム５０は、第１実施形態の発電システム５０に対して、水蒸気供給器（図示せず）を更に備えている。それ以外の構成については、第１実施形態の発電システム５０と同様であるので説明を省略する。
【００７９】
本変形例の発電システム５０は、発電システム５０の発電運転が停止されると、発電ユニット１への原料ガス供給が停止されるとともに、弁１６０が閉止される。その後、大気への放熱により温度低下し、発電システム５０のガス流路内の圧力が低下する。そこで、弁１６０を閉止した状態で、水蒸気供給器より該ガス流路に水蒸気を供給することでガス流路内の低下した圧力を補う。なお、水蒸気供給器より水蒸気を供給するタイミングは、任意である。例えば、水蒸気供給器は、発電ユニット１のガス流路内の圧力を検出する圧力検知器（図示せず）の検出値が低下する度に繰り返し、水蒸気を供給してもよい。圧力検知器に代えて、該ガス流路内の圧力低下を間接的に検知する検知器を用いてもよい。例えば、温度検知器の検出値の低下により圧力低下を間接的に検知してもよいし、計時器により弁１６０を閉止により発電ユニット１を封止してからの経過時間により圧力低下を間接的に検知してもよい。
【００８０】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る発電システムは、第１実施形態の発電システムにおいて、発電ユニットは、原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備え、水素生成器のガス流路に対して補圧動作が実行されるよう構成されている。
【００８１】
第２実施形態に係る発電システムの運転方法は、第１実施形態の発電システムの運転方法において、水素生成器が原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池が燃料ガスを用いて発電し、原料ガス供給動作として、水素生成器のガス流路に対して補圧動作が実行される。
【００８２】
発電システムにおいて、発電運転の停止に伴い発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるように構成され、補圧動作は、発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断した状態で、原料ガス供給器より原料ガスを水素生成器内のガス流路へ供給して、実行されてもよい。
【００８３】
発電システムの運転方法は、発電運転の停止に伴い発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断され、補圧動作は、ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、原料ガス供給器より原料ガスを水素生成器内のガス流路へ供給して、実行されてもよい。
【００８４】
発電システムにおいて、発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断するための弁を備え、制御器は、弁を閉止して、ガス流路と大気との連通を遮断するように構成されていてもよい。
【００８５】
発電システムの運転方法は、発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断する弁を閉止して、ガス流路と大気との連通を遮断してもよい。
【００８６】
本実施形態の発電システムは、上記特徴以外は、第１実施形態の燃料電池システムと同様に構成してもよい。
【００８７】
［装置構成］
図２は、第２実施形態にかかる発電システムの概略構成の一例を示す図である。なお、本実施形態の発電システム１００は燃料電池システムである。
【００８８】
図２に示すように本実施の形態の発電システム１００は主として、少なくとも水素生成器１１１と水素生成器１１１で生成された水素含有ガスを用いて発電する燃料電池１１２とから構成される発電ユニットを備える。水素生成器１１１は改質器１０８を備える。また、上記発電システムは、水素生成器１１１での水素生成動作を実行させるための補機として、原料ガス供給器２と、水蒸気供給器としての水供給器１０４及び蒸発器１０６と、燃焼器１１６と、空気供給器１１８とを備える。また、上記発電システムは、燃料電池１１２の発電を実行させるための補機として、酸化剤ガス供給器１１０と、直交変換器（図示せず）とを備える。そして、上記発電システムを制御する制御器１８０とを備えている。
【００８９】
昇圧器１０２は、大気に対して正圧の供給圧を有する原料ガス供給源にガスメータ１０を介して接続されている。
【００９０】
昇圧器１０２は、原料ガス流路１２８を介して改質器１０８と接続されている。また、原料ガス流路１２８には、原料ガス流量計１１が設けられている。また、第１バイパス流路１３０は、昇圧器１０２より下流の原料ガス流路１２８において分岐し、水素生成器１１１をバイパスして、水素含有ガス供給流路１３２に接続されている。
【００９１】
水素生成器１１１は、水素含有ガス供給流路１３２を介して燃料電池１１２のアノード（アノード側のガス流路）に接続されている。水素生成器１１１は、改質器１０８で生成された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するために、変成触媒を有する変成器や選択酸化触媒を有する浄化器を備えていてもよい。
【００９２】
水素含有ガス供給流路１３２には、燃料電池１１２をバイパスし、水素生成器１１１と燃焼器１１６とを接続する第２バイパス流路１３４が接続されている。燃料電池１１２のアノード（アノード側のガス流路）はオフ燃料ガス流路１３６を介して燃焼器１１６に接続されている。燃焼器１１６は燃焼排ガス流路１３８を介して発電システム１００の外部に連通している（大気開放されている）。酸化剤ガス供給器１１０は酸化剤ガス供給流路１４０を介して燃料電池１１２のカソード（カソード側のガス流路）に接続されている。カソード（カソード側のガス流路）はオフ酸化剤ガス流路１４２を介して発電システム１００の外部に連通している（大気開放されている）。
【００９３】
ガスメータ１０と原料ガス流量計１１とを結ぶ原料ガス流路１２８に、第１弁１５０が設けられている。昇圧器１０２と改質器１０８とを結ぶ原料ガス流路１２８の、第１バイパス流路１３０の分岐点よりも改質器１０８側に、第２弁１５２が設けられている。第１バイパス流路１３０に、第３弁１５４が設けられている。水素含有ガス供給流路１３２のうち、第２バイパス流路１３４の分岐点よりも燃料電池１１２側に、第４弁１５６が設けられている。オフ燃料ガス流路１３６には、第５弁１６０ａが設けられている。第２バイパス流路１３４には、第６弁１６０bが設けられている。水供給器１０４と蒸発器１０６とを結ぶ流路には、第７弁１６２が設けられている。第１弁１５０と、第２弁１５２と、第３弁１５４と、第４弁１５６と、第５弁１６０ａと、第６弁１６０ｂと、第７弁１６２とは、各々が設けられている流路を開閉可能に構成された開閉弁（例えば、電磁弁）である。なお、原料ガス流路１２８に設けられた、第１弁１５０及び第２弁１５２は、いずれか一方のみを設けた形態であっても、原料ガス流路１２８内の原料ガスの流れを許可／遮断する機能が実現されるため、このような形態であっても構わない。第５弁１６０ａ及び第６弁１６０ｂを閉止することにより、発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるので、発電システム１００では、第４弁１５６を省略しても構わない。さらに、発電システムでは、第２バイパス流路１３４及び第６弁１６０ｂを省略しても構わない。この場合、第５弁１６０ａが発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断する弁として機能する。
【００９４】
改質器１０８の近傍には、改質器１０８の温度を検出する第１温度検出器１７０が設けられている。
【００９５】
制御器１８０は、昇圧器１０２、水供給器１０４、酸化剤ガス供給器１１０、直交変換器（図示せず）、空気供給器１１８、第１弁１５０、第２弁１５２、第３弁１５４、第４弁１５６、第５弁１６０ａ、第６弁１６０ｂ、第７弁１６２と、通信可能に接続されている。制御器１８０は、ＣＰＵ（図示せず）と、計時器（図示せず）と、記憶器（図示せず）とを備えている。
【００９６】
ガスメータ１０は、実施の形態１と同様に構成されるので、その説明を省略する。
【００９７】
［発電運転］
発電システム１００の発電運転時の動作について以下説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。
【００９８】
発電運転時には、第１弁１５０、第２弁１５２、第４弁１５６、第５弁１６０ａ、第７弁１６２は開状態（開放）とされ、第３弁１５４、第６弁１６０ｂは閉状態（閉止）とされる。
【００９９】
原料ガスの供給源から供給される原料ガスは、ガスメータ１０を通過後、昇圧器１０２により改質器１０８へと供給される。水供給器１０４は、水タンク１０１から受け取った水を、蒸発器１０６へと供給する。蒸発器１０６は、燃焼器１１６から供給される熱を利用して水を蒸発させ、水蒸気を生成する。水蒸気は、改質器１０８へと供給される。改質器１０８は、昇圧器１０２から供給される原料ガスおよび蒸発器１０６から供給される水蒸気を用いて水素含有ガス（Ｈ２ガスを含有するガス）を生成する。上記水素含有ガスが、燃料電池１１２の燃料ガスとなる。
【０１００】
水素含有ガスは、水素生成器１１１から燃料電池１１２のアノードへと供給される。酸化剤ガス供給器１１０は、酸化剤ガスとして空気を燃料電池１１２のカソードへと供給される。燃料電池１１２は、改質器１０８から供給される水素含有ガスをアノードへ通流させると共に酸化剤ガス供給器１１０から供給される空気をカソードへ通流させることで発電を行う。
【０１０１】
燃料電池のアノードから排出されるガス（オフ燃料ガス）は、オフ燃料ガス流路１３６を介して燃焼器１１６へと供給される。燃焼器１１６は、空気供給器１１８から供給される空気を用いてオフ燃料ガスを燃焼させ、蒸発器１０６および改質器１０８を加熱する。燃焼器１１６から排出される燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路１３８を介して、発電システム１００の外部へと排出される。
【０１０２】
燃料電池のカソードから排出されるオフ酸化剤ガスは、オフ酸化剤ガス流路１４２を介して、発電システム１００の外部へと排出される。
【０１０３】
直交変換器（図示せず）は、燃料電池１１２が出力する直流電流を交流に変換し、外部負荷（図示せず）へと供給する。
【０１０４】
［ガス供給異常の判定］
図４は、第２実施形態にかかる発電システムが実行する、ガス供給異常を判定する動作の一例を示すフローチャートである。以下、図４を参照しつつ、発電システム１００におけるガス供給異常の判定動作について説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。
【０１０５】
ガス供給異常の判定動作が開始されると（スタート）、発電システム１００による原料ガスの連続使用時間が特定される（ステップＳ１０１）。なお、後述するように、原料ガスの連続使用時間は、リセット時間だけ原料ガス供給が停止されることでリセットされうる（図５のステップＳ２０５参照）。
【０１０６】
原料ガスの連続使用時間が特定されると、原料ガスの連続使用時間が第２の上限時間以上となっているか（ガス供給異常が発生しているか）が判定される（ステップＳ１０２）。原料ガスの連続使用時間が第２の上限時間未満であれば（ステップＳ１０２でＮｏ）、ステップＳ１０１に戻り、再度、上記連続使用時間を特定する。
【０１０７】
原料ガスの連続使用時間が第２の上限時間以上であれば（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、ガス供給異常フラグがＯＮとされ（ステップＳ１０３）、停止指令が出力され（ステップＳ１０４）、判定動作が終了する（エンド）。ガス供給異常フラグは、例えば、制御器１８０が備える記憶器の特定アドレスのメモリ素子（例えば、メモリ素子がＯＮ状態であればフラグがＯＮとなる）により構成される。
【０１０８】
以上に示したガス供給異常の判定動作は、例えば発電システム１００の運転時に一定時間毎（例えば１０分間隔）に実行される。
【０１０９】
第２の上限時間は、予め上述した第１の上限時間より短く（例えば５日程度短く）設定された所定時間（例えば２５日）であり、制御器１８０の記憶器に記憶されている。
【０１１０】
［運転停止動作］
図５は、第２実施形態にかかる発電システムが実行する、運転停止動作の一例を示すフローチャートである。以下、図５を参照しつつ、発電システム１００における運転停止動作について説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。
【０１１１】
停止指令が出力されると、直交変換器による燃料電池１１２からの電力の取り出しが停止される（外部負荷への電力出力が停止される）と共に、運転停止動作が開始される（スタート）。昇圧器１０２と水供給器１０４と酸化剤ガス供給器１１０とが停止され（ステップＳ２０１）、第１弁１５０と、第２弁１５２と、第４弁１５６と、第５弁１６０ａと、第７弁１６２とが閉止される（ステップＳ２０２）。第３弁１５４と第６弁１６０ｂとは運転時には閉止されているから、ステップＳ２０２の動作により、発電運転の停止と連動して改質器１０８の内部のガス流路および燃料電池１１２の内部のガス流路と大気との連通が完全に遮断されることになる。
【０１１２】
次に、ガス供給異常フラグがＯＮであるか否かの判定が行われる（ステップＳ２０３）。
【０１１３】
ガス供給異常フラグがＯＮでない場合には、発電待機状態に移行し、（ステップＳ２０７）その後、起動要求が発生するまでの間、発電ユニット１に対して必要に応じて所定の原料ガス供給動作（ここでは、原料ガスによる補圧動作）が実行される（ステップＳ２０８）。なお、原料ガスによる補圧動作の詳細は後述する。ここで、上記「発電待機状態」とは、発電システムの起動要求が発生した場合に、速やかに発電システムの起動が開始される状態をいう。従って、発電運転の停止に伴い実行される上記原料ガス供給動作が実行されてなくてもそのまま発電システムの起動が開始される。
【０１１４】
ガス供給異常フラグがＯＮである場合には、上記原料ガス供給動作を停止して、ステップＳ２０１において発電ユニットへの原料ガスの供給を停止してから原料ガスの供給の停止が継続している時間（原料ガス供給停止時間）が特定される（ステップＳ２０４）。
【０１１５】
次に、原料ガス供給停止時間がガスメータ１０のリセット時間ｔｒ以上になるまで原料ガス供給動作が待機される（ステップＳ２０５）。ガスメータ１０のリセット時間ｔｒは、例えば、制御器１８０の記憶器に記憶されている。なお、ガスメータ１０のリセット時間ｔｒそのものをステップＳ２０４における判定に用いることは必須ではない。リセット時間ｔｒより長い所定の時間閾値を用いて、該所定の時間閾値を経過するまで原料ガス供給動作が待機されてもよい。
【０１１６】
待機が完了すると、ガス供給異常フラグがＯＦＦにされると共に、原料ガスの連続使用時間がゼロにリセットされる（ステップＳ２０６）。そして、発電システム１００は発電待機状態に移行し（ステップＳ２０７）、起動要求が発生するまでに間は、必要に応じて所定の原料ガス供給動作が実行される（ステップＳ２０８）。
【０１１７】
［原料ガスを用いた水素生成器の補圧］
図６は、第２実施形態にかかる発電システムにおいて、上記原料ガス供給動作として原料ガスを用いた水素生成器の補圧動作を実行する形態を採用した場合における補圧動作の一例を示すフローチャートである。以下、図６を参照しつつ、原料ガスを用いた水素生成器の補圧動作について説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。
【０１１８】
発電システムの発電運転の停止処理が完了して、発電待機状態に移行すると（スタート）、第１温度検出器１７０を利用して改質器温度Ｔが特定され（ステップＳ３０１）、改質器温度Ｔが補圧開始温度Ｔｓ以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ３０２）。補圧開始温度Ｔｓは、原料ガスによる改質器１０８内部のガス流路の補圧動作（改質器の温度低下に伴う改質器内部の圧力低下に対してガスを供給して圧力を補うこと）を開始する必要があるか否かを判定するために設定された所定温度であり、制御器１８０の記憶器に記憶されている。補圧開始温度Ｔｓは、水素生成器の耐負圧強度などにより適宜に設定されうる。
【０１１９】
ステップＳ３０２の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ３０１に戻る。
【０１２０】
ステップＳ３０２の判定結果がＹｅｓであれば、第５弁１６０ａ及び第６弁１６０ｂを閉止した状態で、第１弁１５０および第２弁１５２が開放される（ステップＳ３０３）。これにより、原料ガスが原料ガス流路１２８を介して改質器１０８を含む水素生成器１１１内部のガス流路へと供給される。この場合、第１弁１５０及び第２弁１５２が、原料ガス供給動作を実行する原料ガス供給器に相当する。また、第５弁１６０ａ及び第６弁１６０ｂが、発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断する弁に相当する。なお、補圧動作において改質器１０８に原料ガスを供給する際に、上記第１弁１５０及び第２弁１５２の開放動作と共に昇圧器１０２を動作させる形態を採用しても構わない。この場合、第１弁１５０、第２弁１５２、及び昇圧器１０２が、原料ガス供給動作を実行する原料ガス供給器に相当する。
【０１２１】
原料ガス供給時間ｔｍが特定される（ステップＳ３０４）。原料ガス供給時間ｔｍは、例えば、第１弁１５０および第２弁１５２が開放されてからの経過時間である。原料ガス供給時間ｔｍは、例えば、ステップＳ３０３の実行された時刻（原料ガス供給開始時刻）を制御器１８０が計時器を用いて取得して記憶器に記憶しておき、判定時点に計時器を用いて取得した現在時刻と、記憶されている原料ガス供給開始時刻との差分を求めることで得られる。
【０１２２】
次に、原料ガス供給時間ｔｍが供給時間閾値ｔｓｍ以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ３０５）。供給時間閾値ｔｓｍは、例えば、改質器１０８の圧力の低下の度合や改質器内部の流路の容積、シール部分の強度等から、改質器１０８の内部の圧力低下を補うために改質器１０８へ供給されるべき原料ガスの量を求め、これを第１弁１５０および第２弁１５２を開放した場合の原料ガスの流量で除する（割算する）ことで設定されうる。
【０１２３】
ステップＳ３０５の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ３０４に戻る。
【０１２４】
ステップＳ３０５の判定結果がＹｅｓであれば、第１弁１５０および第２弁１５２が閉止され（ステップＳ３０６）、改質器温度Ｔが判定温度Ｔｔｈとして記憶される（ステップＳ３０７）。
【０１２５】
次に、第１温度検出器１７０を利用して改質器温度Ｔが特定され（ステップＳ３０８）、Ｔが０．９Ｔｔｈ未満であるか否かの判定が行われる（ステップＳ３０９）。
【０１２６】
ステップＳ３０９の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ３０８に戻る。
【０１２７】
ステップＳ３０９の判定結果がＹｅｓであれば、再度ステップＳ３０３〜ステップＳ３０６の動作が実行され、その後、ステップＳ３０７に戻る。
【０１２８】
なお、上述の例では水素生成器１１１の内部の圧力低下を間接的に検知する物理量として改質器温度を用いていたが、他の方法で検知されてもよい。例えば、弁による水素生成器１１１の封止動作（ステップＳ２０２やステップＳ３０６）を行ってからの経過時間により水素生成器１１１の内部の圧力低下を間接的に検知してもよい。あるいは、改質器１０８の内部に圧力検出器を設け、水素生成器１１１の圧力低下を直接的に検知してもよい。
【０１２９】
上述した例では原料ガスを用いて水素生成器の補圧動作が行われたが、ガス供給異常が発生した場合には、後述するように、空気や水蒸気を用いて水素生成器の補圧動作を実行する形態を採用してもよい（図８、図９を参照）。
【０１３０】
上記補圧動作により、発電運転を停止する際に，改質器１０８の内部と外部との圧力差が原因となって改質器１０８が損傷することを抑制できる。
【０１３１】
なお、ガス供給異常により原料ガス供給動作をリセット時間以上停止した後、待機状態に移行すると、必要に応じて原料ガスによる補圧動作を実行する形態を採用したが、上記補圧動作を実行せず、水素生成器内のガス流路を原料ガスで掃気する動作である原料ガスパージ動作（図７を参照）を行う形態を採用しても構わない。
【０１３２】
［効果］
本実施形態の発電システムによれば、上記原料ガスによる補圧動作を強制的に停止しない場合に比して、マイコンメータによるガス遮断または異常報知を回避するための発電運転の停止期間を、従来の発電システムよりも短くすることが可能になる。
【０１３３】
［第１変形例：原料ガスによる水素生成器のパージ］
第１変形例の発電システムは、第１実施形態の発電システムにおいて、発電ユニットは、原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備え、原料ガス供給動作として、水素生成器のガス流路に対して原料ガスパージ動作が実行されるよう構成されている。
【０１３４】
第１変形例の発電システムの運転方法は、第１実施形態の発電システムの運転方法において、水素生成器は原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池は水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電し、原料ガス供給動作として水素生成器のガス流路に対して原料ガスパージ動作が実行される。
【０１３５】
上記発電システムにおいて、制御器は、ガス供給異常により原料ガス供給動作をリセット時間以上停止した後、再起動を行わない場合には、発電ユニット内のガス流路を原料ガスで掃気する動作である原料ガスパージ動作を行うように構成されていてもよい。
【０１３６】
上記発電システムの運転方法において、ガス供給異常により原料ガス供給動作をリセット時間以上停止した後、再起動を行わない場合には、発電ユニット内のガス流路を原料ガスで掃気する動作である原料ガスパージ動作を行ってもよい。
【０１３７】
かかる構成では、リセット時間以上の原料供給動作の停止によりガス供給異常の発生が抑制されるともに、再起動待機中の温度低下に伴う発電ユニット内のガス経路の水詰まりが、原料ガスパージにより抑制される。
【０１３８】
本変形例の発電システムは、上記特徴以外は、第２実施形態の発電システムと同様に構成してもよい。
【０１３９】
以下に、本変形例の発電システムの一例について説明する。
【０１４０】
発電システム１００は、発電システムの発電運転の停止に伴う原料ガス供給動作として、補圧動作ではなく、発電ユニットのガス流路（本変形例では水素生成器のガス流路）を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作を行うものである。発電システム１００において、原料ガス供給動作以外の動作および装置構成は実施例について上述したものと同様であるので説明を省略する。
【０１４１】
図７は、第１実施形態の第１変形例にかかる発電システムが実行する、原料ガスパージ動作の一例を示すフローチャートである。本変形例は、原料ガス供給動作として水素生成器の原料ガスパージを行うものである。以下、図７を参照しつつ、本変形例における原料ガスパージ動作について説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。なお、図７に示す原料ガスパージ動作は、図５中のステップＳ２０８に相当する「原料ガス供給動作」である。
【０１４２】
原料ガスパージ動作が開始されると（スタート）、第１温度検出器１７０を利用して改質器温度Ｔが特定され（ステップＳ４０１）、検知温度Ｔが原料ガスパージ温度Ｔｐ以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ４０２）。原料ガスパージ温度Ｔｐは、原料ガスによる水素生成器１１１内部のガス流路の掃気を開始するか否かを判定するために設定された温度であり、制御器１８０の記憶器に記憶されている。ここで、原料ガスパージ温度Ｔｐは、原料ガスからの炭素析出が生じない温度として設定される。
【０１４３】
ステップＳ４０２の判定がＮＯであれば、ステップＳ４０１に戻る。
【０１４４】
ステップＳ４０２の判定がＹＥＳであれば、第１弁１５０、第２弁１５２、第６弁１６０ｂが開放され（ステップＳ４０３）、昇圧器１０２の動作が開始される（ステップＳ４０４）。これにより、原料ガスが改質器１０８を含む水素生成器１１１内部のガス流路に供給される（原料ガスによるパージが開始される）。このとき、原料ガス供給開始時刻が計時器を用いて取得され、記憶器に記憶される。昇圧器１０２は、原料ガス供給動作を実行する原料ガス供給器に相当する。
【０１４５】
次に、原料ガス供給時間ｔｍが特定され（ステップＳ４０５）、これがパージ時間ｔｐ以上となっているか否かの判定が行われる（ステップＳ４０６）。原料ガス供給時間ｔｍの特定は、例えば、判定時点に計時器を用いて取得した現在時刻と、記憶されている原料ガス供給開始時刻との差分を求めることで行われる。パージ時間ｔｐは、その間だけ所定流量で原料ガスを供給すれば原料ガスで水素生成器１１１内部のガス流路が完全に掃気されるように設定された所定時間であり、例えば制御器１８０の記憶器に記憶されている。
【０１４６】
ステップＳ４０６の判定結果がＮＯであれば、ステップＳ４０５に戻る。
【０１４７】
ステップＳ４０６の判定結果がＹＥＳであれば、昇圧器１０２が停止（ステップＳ４０７）されると共に、第１弁１５０、第２弁１５２、第６弁１６０ｂが閉止され（ステップＳ４０８）、原料ガスパージ動作が終了する。
【０１４８】
なお、パージ動作を終了するか否かの判定は、必ずしもステップＳ４０５〜Ｓ４０６のように原料ガス供給時間という物理量を用いる必要はなく、例えば原料ガス供給量を検出し、これがパージに必要とされるガスの容積Ｖ１以上となったか否かで直接的に判定が行われてもよい。
【０１４９】
なお、上述の説明ではガス供給異常の際にガスメータをリセットさせた後で原料ガスパージ動作を行う構成としたが、ガス供給異常の際にガスメータをリセットさせた後で原料ガスパージ動作を行わない構成としてもよい。
【０１５０】
［第２変形例：空気による水素生成器の補圧］
第２変形例の発電システムは、第２実施形態及びその第１変形例の発電システムのいずれかにおいて、発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断する弁とを備え、制御器は、少なくともガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間は、ガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、弁を開放させ空気を水素生成器のガス流路へ供給するように構成されている。
【０１５１】
第２変形例の発電システムの運転方法は、第２実施形態及びその第１変形例の発電システムのいずれかにおいて、発電運転の停止に伴い発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断する弁を閉止し、少なくともガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間は、ガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、弁を開放させ空気を水素生成器のガス流路へ供給する。
【０１５２】
かかる構成では、原料ガス供給動作を停止している間において空気を用いてガス流路内の圧力低下が抑制され、発電ユニットの破損等が抑制される。
【０１５３】
本変形例の発電システムは、上記特徴以外は、第２実施形態、及びその第１変形例のいずれかの発電システムと同様に構成してもよい。
【０１５４】
以下に、本変形例の発電システムの一例について説明する。
【０１５５】
発電システム１００は、ガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間に空気を用いた水素生成器の補圧動作を行うものである。発電システム１００において、空気を用いた補圧動作以外の動作および装置構成は実施例について上述したものと同様であるので説明を省略する。
【０１５６】
空気を用いた補圧動作は、例えば、図５のステップＳ２０４からＳ２０５において、原料ガス供給動作が停止されている期間に、実行される。
【０１５７】
図８は、第１実施形態の第２変形例にかかる発電システムが実行する、空気を用いた補圧動作の一例を示すフローチャートである。以下、図８を参照しつつ、本変形例における空気を用いた補圧動作について説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。
【０１５８】
例えば、図５のステップＳ２０３でＹｅｓの判定結果が得られると、発電運転の通常停止に伴い実行される原料ガスの補圧動作が停止されている期間中において、空気を用いた水素生成器の補圧動作が開始される（スタート）。第１温度検出器１７０を利用して改質器温度Ｔが特定され（ステップＳ５０１）、改質器温度Ｔが補圧開始温度Ｔｓ以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ５０２）。補圧開始温度Ｔｓは、図６に関して上記した通りであるので記載を省略する。
【０１５９】
ステップＳ５０２の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ５０１に戻る。
【０１６０】
ステップＳ５０２の判定結果がＹｅｓであれば、第６弁１６０ｂが開放される（ステップＳ５０３）。これにより空気が、燃焼排ガス流路１３８と燃焼器１１６と第２バイパス流路１３４と水素含有ガス供給流路１３２とを介して水素生成器１０８内部のガス流路へと供給される。
【０１６１】
空気ガス供給時間ｔａが特定される（ステップＳ５０４）。空気ガス供給時間ｔａは、例えば、第６弁１６０ｂが開放されてからの経過時間である。空気ガス供給時間ｔａは、例えば、ステップＳ５０３の実行された時刻（原料ガス供給開始時刻）を制御器１８０が計時器を用いて取得して記憶器に記憶しておき、判定時点に計時器を用いて取得した現在時刻と、記憶されている原料ガス供給開始時刻との差分を求めることで得られる。
【０１６２】
次に、空気ガス供給時間ｔａが供給時間閾値ｔｓａ以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ５０５）。供給時間閾値ｔｓａは、例えば、改質器温度Ｔの低下の度合や水素生成器内部の流路の容積、シール部分の強度等から、水素生成器１１１の内部の圧力低下を補うために水素生成器１１１へ供給されるべき空気の量を求め、これを第６弁１６０ｂを開放した場合の空気の流量で除する（割算する）ことで設定されうる。
【０１６３】
ステップＳ５０５の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ５０４に戻る。
【０１６４】
ステップＳ５０５の判定結果がＹｅｓであれば、第６弁１６０ｂが閉止され（ステップＳ５０６）、改質器温度Ｔが判定温度Ｔｔｈとして記憶される（ステップＳ５０７）。ステップＳ５０３からステップＳ５０６までの間に、水素生成器１０８内部のガス流路内の温度低下に伴う圧力低下に対して、発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断した状態（第５弁１６０ａ及び第６弁１６０ｂが閉止された状態）で、当該ガス流路へと空気が供給され、圧力が補われる（補圧動作）。
【０１６５】
次に、第１温度検出器１７０を利用して改質器温度Ｔが特定され（ステップＳ５０８）、Ｔが０．９Ｔｔｈ未満であるか否かの判定が行われる（ステップＳ５０９）。
【０１６６】
ステップＳ５０９の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ５０８に戻る。
【０１６７】
ステップＳ５０９の判定結果がＹｅｓであれば、再度ステップＳ５０３〜ステップＳ５０６の動作が実行され、その後、ステップＳ５０７に戻る。
【０１６８】
少なくともリセット時間ｔｒ以上の所定の時間閾値が経過して、待機状態に移行すると、空気を用いた改質器の補圧動作に代えて原料ガスによる改質器の補圧動作を実行してもよい。また、リセット時間ｔｒ以上の所定の時間閾値が経過して、上記補圧動作を実行せずに、原料ガスパージ動作（図７を参照）が行われてもよい。
【０１６９】
本変形例では、原料ガス供給動作が停止されている間にも補圧動作が行われるため、改質器１０８の内部と外部との圧力差により改質器１０８が損傷することをより効果的に抑制できる。
【０１７０】
［第３変形例：水蒸気による水素生成器の補圧］
第３変形例の発電システムは、第２実施形態及びその第１変形例の発電システムのいずれかにおいて、発電運転の停止に伴い発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるように構成され、制御器は、ガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間は、発電ユニット内のガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、水蒸気を水蒸気供給器から水素生成器のガス流路へ供給するように構成されている。
【０１７１】
第３変形例の発電システムの運転方法は、第２実施形態及びその第１変形例の発電システムのいずれかにおいて、発電運転の停止に伴い発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断する弁を閉止し、ガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間は、発電ユニット内のガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、弁を閉止した状態で、水蒸気を水素生成器のガス流路へ供給するように構成されている。
【０１７２】
かかる構成では、原料ガス供給動作を停止している間において水蒸気を用いてガス流路内の圧力低下が抑制され、発電ユニットの破損等が抑制される。
【０１７３】
水蒸気供給器は、発電ユニットに水蒸気を供給可能であればいずれの形態であっても構わない。例えば、水蒸気供給器は、水供給器と水供給器から供給される水を蒸発する蒸発器とを備え、余熱を有する蒸発器に水供給器としてのポンプを動作させ、能動的に水蒸気を供給する形態であってもよい。また、水蒸気供給器は、蒸発器と発電ユニットとが連通した状態で、ガス流路の内部の圧力が低下して、水蒸気がガス流路内部に吸い込まれ、受動的に水蒸気が供給される形態であってもよい。
【０１７４】
本変形例の発電システムは、上記特徴以外は、第２実施形態及びその第１変形例のいずれかの発電システムと同様に構成してもよい。
【０１７５】
以下に、本変形例の発電システムの一例について説明する。
【０１７６】
発電システム１００は、ガス供給異常により原料ガス供給動作を停止している間に水蒸気を用いた水素生成器の補圧動作を行う。発電システム１００において、水蒸気を用いた補圧動作以外の動作および装置構成は実施例について上述したものと同様であるので説明を省略する。
【０１７７】
水蒸気を用いた補圧動作は、例えば、図５のステップＳ２０４からＳ２０５において、原料ガス供給動作が停止されている期間に、実行される。
【０１７８】
図９は、第１実施形態の第３変形例にかかる発電システムが実行する、水蒸気を用いた補圧動作の一例を示すフローチャートである。以下、図９を参照しつつ、本変形例における水蒸気を用いた補圧動作について説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。
【０１７９】
例えば、図５のステップＳ２０３でＹｅｓの判定結果が得られると、発電運転の通常停止に伴い実行される原料ガスの補圧動作が停止されている期間中において、水蒸気を用いた水素生成器の補圧動作が開始される（スタート）。第１温度検出器１７０を利用して改質器温度Ｔが特定され（ステップＳ６０１）、改質器温度Ｔが補圧開始温度Ｔｓ以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ６０２）。補圧開始温度Ｔｓは、図６に関して上記した通りであるので記載を省略する。
【０１８０】
ステップＳ６０２の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ６０１に戻る。
【０１８１】
ステップＳ６０２の判定結果がＹｅｓであれば、第５弁１６０ａ及び第６弁１６０ｂを閉止した状態で、第７弁１６２が開放されると共に水供給器１０４の動作が開始される（ステップＳ６０３）。これにより蒸発器１０６で水蒸気が発生し、改質器１０８を含む水素生成器１１１内部のガス流路へと水蒸気が供給される。この場合、第５弁１６０ａ及び第６弁１６０ｂが発電ユニット内のガス流路と大気との連通を遮断する弁に相当する。
【０１８２】
水供給時間ｔｗが特定される（ステップＳ６０４）。水供給時間ｔｗは、例えば水供給器１０４の動作開始からの経過時間である。水供給時間ｔｗは、例えば、ステップＳ６０３の実行された時刻（水供給開始時刻）を制御器１８０が計時器を用いて取得して記憶器に記憶しておき、判定時点に計時器を用いて取得した現在時刻と、記憶されている水供給開始時刻との差分を求めることで得られる。
【０１８３】
次に、水供給時間ｔｗが供給時間閾値ｔｓｗ以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ６０５）。供給時間閾値ｔｓｗは、例えば、改質器温度Ｔの低下の度合や改質器内部の流路の容積、シール部分の強度等から、水素生成器１１１の内部の圧力低下に対して改質器１０８へ供給されるべき水蒸気の量を求め、この水蒸気量を生成するのに必要な水量を水供給器１０４を動作させた場合の単位動作時間当たりの水供給量で除する（割算する）ことで設定されうる。
【０１８４】
ステップＳ６０５の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ６０４に戻る。
【０１８５】
ステップＳ６０５の判定結果がＹｅｓであれば、水供給器１０４の動作が停止されると共に第７弁が閉止され（ステップＳ６０６）、改質器温度Ｔが判定温度Ｔｔｈとして記憶される（ステップＳ６０７）。このように、ステップＳ６０３からステップＳ６０６のフローによって、水素生成器１１１の温度低下に伴う水素生成器１１１内の圧力低下に対して、当該ガス流路と大気との連通を遮断した状態（第５弁１６０ａ及び第６弁１６０が閉止された状態）で、当該ガス流路へと水蒸気が供給され、圧力が補われる（補圧動作）。
【０１８６】
次に、第１温度検出器１７０を利用して改質器温度Ｔが特定され（ステップＳ６０８）、Ｔが０．９Ｔｔｈ未満であるか否かの判定が行われる（ステップＳ６０９）。
【０１８７】
ステップＳ６０９の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ６０８に戻る。
【０１８８】
ステップＳ６０９の判定結果がＹｅｓであれば、再度ステップＳ６０３〜ステップＳ６０６の動作が実行され、その後、ステップＳ６０７に戻る。
【０１８９】
少なくともリセット時間ｔｒ以上の所定の時間閾値が経過してから、待機状態に移行すると水蒸気を用いた水素生成器の補圧動作に代えて原料ガスによる水素生成器の補圧動作を実行してもよい。また、リセット時間ｔｒ以上の所定の時間閾値が経過してから、原料ガスパージ動作（図７を参照）が行われてもよい。
【０１９０】
本変形例では、原料ガス供給動作が停止されている間にも補圧動作が行われるため、水素生成器１１１の内部と外部との圧力差により水素生成器１１１が損傷することをより効果的に抑制できる。
【０１９１】
［第４変形例］
第４変形例の発電システムは、第１実施の形態の発電システムにおいて、発電ユニットが、原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを含み、原料ガス供給動作は、水素生成器のガス流路内の温度低下に伴うガス収縮に対して、原料ガス供給器より原料ガスを水素生成器へ供給するガス補給動作である。
【０１９２】
第４変形例の発電システムの運転方法は、水素生成器は原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池は水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電し、原料ガス供給動作は、水素生成器のガス流路内の温度低下に伴うガス収縮に対して、原料ガス供給器より原料ガスを水素生成器へ供給するガス補給動作である。
【０１９３】
本変形例の発電システム１００は、第２実施形態の発電システム１００に対して、第６弁１６０ｂを設けず、発電ユニット内のガス流路が大気と連通するよう構成されている。それ以外の構成については、第２実施形態の発電システム１００と同様であるので説明を省略する。
【０１９４】
以下に、本変形例の発電システム１００の動作について説明する。
【０１９５】
まず、発電システム１００の発電運転が停止されると、大気への放熱により温度低下し、発電ユニットのガス流路内のガスが収縮する。水素生成器１１１内のガス流路は、大気開放されているので、大気からの空気が該ガス流路内に流入するが、第１弁１５０及び第２弁１５２を開放することで、該ガス流路に原料ガスを補給され、水素生成器１１１内のガス流路内に流入した空気を大気に排出する。これにより、水素生成器１１１内のガス流路への空気の流入量が低減され、水素生成器１１１内のガス流路において使用される部材（配管または触媒等）の酸化劣化の程度が低減され好ましい。
【０１９６】
なお、上記動作において、第１弁１５０及び第２弁１５２が、原料ガス供給動作を実行する原料ガス供給器に相当する。また、ガス補給動作において、上記第１弁１５０及び第２弁１５２の開放動作と共に昇圧器１０２を動作させる形態を採用しても構わない。この場合、第１弁１５０、第２弁１５２、及び昇圧器１０２が、原料ガス供給動作を実行する原料ガス供給器に相当する。
【０１９７】
なお、原料ガス供給器より発電ユニット内のガス流路に原料ガスを補給するタイミングは、任意である。例えば、原料ガス供給器は、発電ユニットに設けられた温度検出器（図示せず）の検出値が低下する度に動作を繰り返し、原料ガスを補給してもよい。
【０１９８】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る発電システムは、第１実施形態の燃料電池システムにおいて、発電ユニットが、原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを含み、原料ガス供給動作として、燃料電池内のガス流路に対して補圧動作が実行されるよう構成される。
【０１９９】
第３実施形態に係る発電システムの運転方法は、第１実施形態の発電システムの運転方法において、水素生成器が原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池が燃料ガスを用いて発電し、原料ガス供給動作として、燃料電池内のガス流路に対して補圧動作が実行される。
【０２００】
かかる構成では、補圧動作により燃料電池内部の圧力が低下することによる燃料電池の破損等が抑制される。
【０２０１】
本実施形態の発電システムは、上記特徴以外は、第２実施形態及びその変形例１−３いずれかの発電システムと同様に構成してもよい。
【０２０２】
以下に、本実施の形態の発電システムの一例について説明する。
【０２０３】
発電システム１００については、原料ガス供給動作以外の動作および装置構成は実施例について上述したものと同様である（図２乃至図５は第３実施形態においても適用されうる）ので、説明を省略する。
【０２０４】
［原料ガスを用いた燃料電池の補圧］
図１０は、第３実施形態にかかる発電システムが実行する、原料ガスを用いた燃料電池の補圧動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１０を参照しつつ、第３実施形態における補圧動作について説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。図１０に示す原料ガスを用いた燃料電池内のガス経路に対する補圧動作は、図５中のステップＳ２０７に相当する「原料ガス供給動作」である。
【０２０５】
なお、本実施形態における原料ガスを用いた燃料電池のガス経路に対する補圧動作は燃料電池のアノード側のガス流路についてのみ行われる。装置構成によっては、カソード側のガス流路を含め、他の部分について原料ガスを用いた補圧動作が行われてもよい。
【０２０６】
原料ガスを用いた燃料電池の補圧動作が開始されると（スタート）、第２温度検出器（図示せず）を利用して燃料電池温度Ｔが特定され（ステップＳ７０１）、燃料電池温度Ｔが補圧開始温度Ｔｓ以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ７０２）。補圧開始温度Ｔｓは、原料ガスによる燃料電池１１２内部のアノード側のガス流路の補圧（ガス流路内部の温度低下による圧力低下に対してガスを供給し、圧力を補うこと）を開始する必要があるか否かを判定するために設定された所定温度であり、制御器１８０の記憶器に記憶されている。補圧開始温度Ｔｓは、燃料電池のシール部分の強度などにより適宜に設定されうる。
【０２０７】
ステップＳ７０２の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ７０１に戻る。
【０２０８】
ステップＳ７０２の判定結果がＹｅｓであれば、第１弁１５０および第３弁１５４が開放される（ステップＳ７０３）。これにより、原料ガスが燃料電池１１２内部のアノード側のガス流路（図２中、第４弁１５６と第５弁１６０ａとの間にある点線部分のガス流路）へと供給される。ここで、第１弁１５０及び第３弁１５４は、原料ガス供給動作を実行する原料ガス供給器に相当する。
【０２０９】
原料ガス供給時間ｔが特定される（ステップＳ７０４）。原料ガス供給時間ｔｍは、例えば、第１弁１５０および第３弁１５４が開放されてからの経過時間である。原料ガス供給時間ｔｍは、例えば、ステップＳ７０３の実行された時刻（原料ガス供給開始時刻）を制御器１８０が計時器を用いて取得して記憶器に記憶しておき、判定時点に計時器を用いて取得した現在時刻と、記憶されている原料ガス供給開始時刻との差分を求めることで得られる。
【０２１０】
次に、原料ガス供給時間ｔｍが供給時間閾値ｔｓｍ以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ７０５）。供給時間閾値ｔｓｍは、例えば、燃料電池温度Ｔの低下の度合や燃料電池内部の流路の容積、シール部分の強度等から、燃料電池１１２の内部の圧力低下の少なくとも一部を補うために改質器１０８へ供給されるべき原料ガスの量を求め、これを第１弁１５０および第３弁１５４を開放した場合の原料ガスの流量で除する（割算する）ことで設定されうる。
【０２１１】
ステップＳ７０５の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ７０４に戻る。
【０２１２】
ステップＳ７０５の判定結果がＹｅｓであれば、第１弁１５０および第３弁１５４が閉止され（ステップＳ７０６）、燃料電池温度Ｔが判定温度Ｔｔｈとして記憶される（ステップＳ７０７）。ステップＳ７０３からステップＳ７０６までのフローにより、燃料電池１１２内部のアノード側のガス流路内の温度低下に伴う圧力低下に対して、第５弁１６０ａと第６弁１６０ｂとが閉止して、当該ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、当該ガス流路へと原料ガスが供給され、圧力が補われる（補圧動作）。なお、上記補圧動作においては、第４弁１５６も閉止されている。
【０２１３】
次に、第２温度検出器２７０を利用して燃料電池温度Ｔが特定され（ステップＳ７０８）、Ｔが０．９Ｔｔｈ未満であるか否かの判定が行われる（ステップＳ７０９）。
【０２１４】
ステップＳ７０９の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ７０８に戻る。
【０２１５】
ステップＳ７０９の判定結果がＹｅｓであれば、再度ステップＳ７０３〜ステップＳ７０６の動作が実行され、その後、ステップＳ７０７に戻る。
【０２１６】
上記補圧動作により、燃料電池１１２の内部と外部との圧力差により燃料電池１１２が損傷することが抑制される。なお、上記原料ガスによる燃料電池１１２内のガス流路への補圧動作は、第１弁１５０および第３弁１５４を開放して実行されたが、第１弁１５０及び第３弁１５４のいずれか一方のみを設け、これを開放することで原料ガスを供給する形態を採用しても構わない。
【０２１７】
［効果］
本実施形態の発電システムによれば、上記原料ガスによる補圧動作を強制的に停止しない場合に比して、マイコンメータによるガス遮断または異常報知を回避するための発電運転の停止期間を、従来の発電システムよりも短くすることが可能になる。
【０２１８】
［第１変形例：原料ガスによる燃料電池のパージ］
第１変形例に係る発電システムは、第１実施形態に係る発電システムにおいて、発電ユニットが、原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを含み、原料ガス供給動作として、燃料電池内のガス流路に対して原料ガスパージ動作が実行されるよう構成されている。
【０２１９】
第１変形例に係る発電システムの運転方法は、第１実施形態の発電システムの運転方法において、水素生成器は原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池は水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電し、原料ガス供給動作として燃料電池内のガス流路に対して原料ガスパージ動作が実行される。
【０２２０】
かかる構成では、発電ユニット内の燃料電池のガス経路において凝縮水により水詰まりが発生することが抑制される。
【０２２１】
本変形例の発電システムは、上記特徴以外は、第２実施形態、その第１変形例―第３変形例及び第３実施形態のいずれかの発電システムと同様に構成してもよい。
【０２２２】
以下に、本実施の形態の発電システムの一例について説明する。
【０２２３】
発電システム１００において、原料ガス供給動作以外の動作および装置構成は実施例について上述したものと同様であるので説明を省略する。
【０２２４】
図１１は、第２実施形態の第１変形例にかかる発電システムが実行する、原料ガスパージ動作の一例を示すフローチャートである。本変形例は、原料ガス供給動作として燃料電池のアノード側のガス流路を原料ガスでパージするものである。以下、図１１を参照しつつ、本変形例における原料ガスパージ動作について説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。なお、図１１に示す原料ガスパージ動作は、図５中のステップＳ２０８に相当する「原料ガス供給動作」である。
【０２２５】
なお、本実施形態における原料ガスを用いた燃料電池の原料ガスパージ動作は燃料電池のアノード側のガス流路についてのみ行われる。装置構成によっては、カソード側のガス流路を含め、他の部分について原料ガスパージ動作が行われてもよい。
【０２２６】
原料ガスパージ動作が開始されると（スタート）、第２温度検出器（図示せず）を利用して燃料電池温度Ｔが特定され（ステップＳ８０１）、燃料電池温度Ｔが原料ガスパージ温度Ｔｐ以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ８０２）。原料ガスパージ温度Ｔｐは、原料ガスによる燃料電池１１２内部のアノード側のガス流路の掃気を開始するか否かを判定するために設定された所定温度であり、制御器１８０の記憶器に記憶されている。ここで、原料ガスパージ温度Ｔｐは、原料ガスからの炭素析出が生じない温度として設定される。
【０２２７】
ステップＳ８０２の判定がＮＯであれば、ステップＳ８０１に戻る。
【０２２８】
ステップＳ８０２の判定がＹＥＳであれば、第１弁１５０、第３弁１５４、第５弁１６０ａが開放され（ステップＳ８０３）、昇圧器１０２の動作が開始される（ステップＳ８０４）。これにより、原料ガスが燃料電池１１２内部のアノード側のガス流路に供給される（原料ガスによるパージが開始される）。このとき、原料ガス供給開始時刻が計時器を用いて取得され、記憶器に記憶される。
【０２２９】
次に、原料ガス供給時間ｔｍが特定され（ステップＳ８０５）、これがパージ時間ｔｐ以上となっているか否かの判定が行われる（ステップＳ８０６）。原料ガス供給時間ｔｍの特定は、例えば、判定時点に計時器を用いて取得した現在時刻と、記憶されている原料ガス供給開始時刻との差分を求めることで行われる。パージ時間ｔｐは、その間だけ所定流量で原料ガスを供給すれば原料ガスで燃料電池１１２内部のアノード側のガス流路が完全に掃気されるように設定された所定時間であり、例えば制御器１８０の記憶器に記憶されている。
【０２３０】
ステップＳ８０６の判定結果がＮＯであれば、ステップＳ８０５に戻る。
【０２３１】
ステップＳ８０６の判定結果がＹＥＳであれば、昇圧器１０２が停止（ステップＳ８０７）されると共に、第１弁１５０、第３弁１５４、第５弁１６０ａが閉止され（ステップＳ８０８）、原料ガスパージ動作が終了する。
【０２３２】
［第２変形例］
本変形例の発電システムは、第３実施形態及びその第１変形例のいずれかの発電システムにおいて、原料ガス供給動作停止中に空気や水蒸気を用いて燃料電池内のガス流路の補圧動作を行うよう構成されている。
【０２３３】
本変形例の発電システムは、第３実施形態及びその第１変形例のいずれかの発電システムにおいて、原料ガス供給動作停止中に空気や水蒸気を用いて燃料電池内のガス流路の補圧動作を行うよう構成されている。
【０２３４】
本変形例の発電システムは、上記特徴以外は、第２実施形態、その第１変形例―第３変形例、第３実施形態及びその第１変形例のいずれかの発電システムと同様に構成してもよい。
【０２３５】
以下に本変形例の発電システム１００の一例について説明する。
【０２３６】
ここで、空気による補圧動作は、燃料電池の上流のガス経路からのガスの供給を遮断した状態で（例えば、第１弁１５０、第２弁１５２、第３弁１５４及び第４弁１５６を閉止した状態で）、オフ燃料ガス流路１３６に設けられた第５弁１６０ａを開放することで実行される。なお、第４弁１５６及び第５弁１６０ａを開放して、燃料電池及び水素生成器も共に補圧するよう構成してもよい。
【０２３７】
水蒸気による補圧動作は、水素生成器１１１の下流のガス経路（第２バイパス流路１３４）に設けられた第６弁１６０ｂ、及びオフ燃料ガス流路１３６に設けられた第５弁１６０ａを閉止するとともに、第４弁１５６を開放し、水素生成器１１１と燃料電池１１２を連通させた状態で、第３変形例と同様に水素生成器１１１に水蒸気による補圧を実行することで実現される。この場合、第５弁１６０ａ及び第６弁１６０ｂが、発電ユニットと大気との連通を遮断する弁に相当する。なお、水素生成器１１１に一旦水蒸気による補圧を実行した後に、第４弁１５６を開放し、水素生成器１１１と燃料電池１１２とを連通させ、水素生成器１１１内への水蒸気補圧により余った圧力を燃料電池１１２に供給する形態を採用してもよい。上記動作により、水素生成器及び燃料電池が共に水蒸気供給により補圧される。
【０２３８】
［第３変形例］
第３変形例の発電システムは、第１実施形態の発電システムにおいて、発電ユニットが、原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを含み、原料ガス供給動作として、水素生成器１を介して燃料電池の原料ガスによる補圧動作及び原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一方を行うよう構成されている。
【０２３９】
第３変形例の発電システムの運転方法は、第１実施形態の発電システムにおいて、水素生成器は原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池は水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電し、原料ガス供給動作として、水素生成器を介して燃料電池の原料ガスによる補圧動作及び原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一方を行うよう構成されている。
【０２４０】
かかる構成により、第１バイパス流路１３０及び第３弁１５４を設けず、簡素な構成で、燃料電池１１２を原料ガスで補圧及び原料ガスパージの少なくともいずれか一方を実行することが可能になる。
【０２４１】
本変形例の発電システムは、上記特徴以外は、第２実施形態、その第１変形例―第３変形例、第３実施形態、及びその第１変形例―第２変形例のいずれかの発電システムと同様に構成してもよい。以下に、本実施の形態の発電システムの一例について説明する。
【０２４２】
発電システム１００は、第３実施形態の発電システム１００に対して第１バイパス流路１３０、第３弁１５４を設けないよう構成されている。それ以外の装置構成は、実施例について上述したものと同様であるのでその説明を省略する。
【０２４３】
発電システム１００は、燃料電池１１２の補圧動作時に、第１弁１５０、第２弁１５２、及び第4弁１５６を開放し、第５弁１６０ａ及び第６弁１６０ｂを閉止するよう構成されている。なお、第１弁１５０、第２弁１５２及び第４弁１５６の開放タイミングは任意であってよい。例えば、第１弁１５０、第２弁１５２及び第４弁１５６を同時に開放してもよいし、上流から順に開放するよう構成してもよい。この場合、第５弁１６０ａ及び第６弁１６０ｂが、発電ユニット１と大気との連通を遮断する弁に相当する。
【０２４４】
発電システム１００は、燃料電池１１２の原料ガスパージ動作時に、第１弁１５０、第２弁１５２、第4弁１５６、及び第５弁１６０ａを開放し、第６弁１６０ｂを閉止した状態で、昇圧器１０２を動作するよう構成されている。
【０２４５】
［第４変形例］
第４変形例の発電システムは、第１実施の形態の発電システムにおいて、発電ユニットが、原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを含み、原料ガス供給動作は、水素生成器及び燃料電池のガス流路内の温度低下に伴うガス収縮に対して、原料ガス供給器より原料ガスを水素生成器へ供給するガス補給動作である。
【０２４６】
第４変形例の発電システムの運転方法は、水素生成器は原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池は水素生成器より供給される燃料ガスを用いて発電し、原料ガス供給動作は、水素生成器及び燃料電池のガス流路内の温度低下に伴うガス収縮に対して、原料ガス供給器より原料ガスをガス流路へ供給するガス補給動作である。
【０２４７】
本変形例の発電システム１００は、第３実施形態の発電システム１００に対して、第４弁１５６及び第５弁１６０ａを設けず、発電ユニット内のガス流路が大気と連通するよう構成されている。それ以外の構成については、第３実施形態の発電システム１００と同様であるので説明を省略する。
【０２４８】
以下に、本変形例の発電システム１００の動作について説明する。
【０２４９】
まず、発電システム１００の発電運転が停止されると、大気への放熱により温度低下し、発電システム１００のガス流路内のガスが収縮する。発電ユニット内のガス流路は、大気開放されているので、大気からの空気が該ガス流路内に流入するが、第１弁１５０及び第２弁１５２を開放することで、該ガス流路に原料ガスを補給され、ガス流路内に流入した空気を大気に排出する。これにより、発電ユニット内のガス流路への空気の流入量が低減され、発電ユニット内のガス流路において使用される部材（配管または触媒等）の酸化劣化の程度が低減され好ましい。
【０２５０】
なお、上記動作において、第１弁１５０及び第２弁１５２が、原料ガス供給動作を実行する原料ガス供給器に相当する。また、ガス補給動作において、上記第１弁１５０及び第２弁１５２の開放動作と共に昇圧器１０２を動作させる形態を採用しても構わない。この場合、第１弁１５０、第２弁１５２、及び昇圧器１０２が、原料ガス供給動作を実行する原料ガス供給器に相当する。
【０２５１】
なお、原料ガス供給器より発電ユニット内のガス流路に原料ガスを補給するタイミングは、任意である。例えば、原料ガス供給器は、発電ユニットに設けられた温度検出器（図示せず）の検出値が低下する度に動作を繰り返し、原料ガスを補給してもよい。
【０２５２】
（第４実施形態）
第４実施形態の発電システムは、第１実施形態の発電システムにおいて、発電ユニットが、燃料電池を含み、燃料電池内のガス流路に対して補圧動作が実行されるよう構成される。
【０２５３】
第４実施形態の発電システムの運転方法は、第１実施形態の発電システムの運転方法において、燃料電池が発電し、原料ガス供給動作として、燃料電池内のガス流路に対して補圧動作が実行される。
【０２５４】
以下に本実施の形態の発電システムの一例について説明する。
【０２５５】
［装置構成］
第４実施形態は、内部改質型である、固体酸化物形の燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられている点で第２および第３実施形態と異なる。
【０２５６】
図１２は、第４実施形態にかかる発電システムの概略構成の一例を示す図である。なお、本実施形態の発電システム２００は燃料電池システムである。
【０２５７】
図１２に示すように発電システム２００は主として、昇圧器２０２と、酸素含有ガス供給器２０３と、水供給器２０４と、改質部２０８および燃料電池部２１１からなる燃料電池本体２１２と、酸化剤ガス供給器２１０と、直交変換器（図示せず）と、燃焼器２１６と、空気供給器２１８と、制御器２８０とを備えている。
【０２５８】
昇圧器２０２と、水供給器２０４と、酸化剤ガス供給器２１０と、直交変換器（図示せず）と、燃焼器２１６と、空気供給器２１８と、制御器２８０とは、それぞれ第２実施形態の昇圧器１０２と、水供給器１０４と、酸化剤ガス供給器１１０と、直交変換器（図示せず）と、燃焼器１１６と、空気供給器１１８と、制御器１８０と構成および機能は同様であるので、記載を省略する。
【０２５９】
昇圧器２０２は、改質部２０８と接続される。改質部２０８は燃料電池部２１１のアノード（アノード側のガス流路）に接続されている。燃料電池１１２のアノード（アノード側のガス流路）はオフ燃料ガス流路２３６を介して燃焼器２１６に接続されている。燃焼器２１６は燃焼排ガス流路２３８を介して発電システム２００の外部に連通している（大気開放されている）。酸化剤ガス供給器２１０は酸化剤ガス供給流路２４０を介して燃料電池部２１１のカソード（カソード側のガス流路）に接続されている。カソード（カソード側のガス流路）はオフ酸化剤ガス流路２４２を介して発電システム２００の外部に連通している（大気開放されている）。
【０２６０】
ガスメータ１０と昇圧器２０２とを結ぶ流路に、第１弁２５０が設けられている。昇圧器２０２と改質部２０８とを結ぶ流路に、第２弁２５２が設けられている。酸素含有ガス供給器２０３と改質部２０８とを結ぶ流路に、第３弁２５５が設けられている。水供給器２０４と改質部２０８とを結ぶ流路には、第７弁２６２が設けられている。燃焼排ガス流路２３８に第８弁２６４が設けられている。第１弁２５０と、第２弁２５２と、第３弁２５５と、第７弁２６２、第８弁２６４とは、各々が設けられている流路を開閉可能に構成された開閉弁（例えば、電磁弁）である。なお、原料ガスが流れる原料ガス経路には、第１弁２５０及び第２弁２５２が設けられているが、いずれか一方のみを設ける形態を採用しても構わない。
【０２６１】
燃料電池部２１１には、燃料電池部２１１の温度を検出する第２温度検出器２７０が設けられている。第２温度検出器２７０を設置する位置は限定されず、例えば改質部２０８と燃料電池部２１１との間のガス流路に設けられてもよい。なお、上記例においては、間接改質型の固体酸化物形燃料電池について例示しているが、改質反応の発電反応が同一の触媒上で実施される直接改質型の固体酸化物について適用しても構わない。その場合、改質部と燃料電池発電部が一体化されるのみでその他の部分については、同様に構成される。
【０２６２】
本実施形態における発電ユニットは、燃料電池本体２１２である。
【０２６３】
ガスメータ１０は、第２実施形態のガスメータ１０と同様であるので、記載を省略する。
【０２６４】
［発電運転］
発電システム２００の発電運転時の動作について以下説明する。以下の動作は制御器２８０により制御される。
【０２６５】
発電運転時には、第１弁２５０、第２弁２５２、第３弁２５５、第７弁２６２、第８弁２６４は開状態（開放）とされる。
【０２６６】
原料ガスの供給源から供給される原料ガスは、ガスメータ１０を通過後、昇圧器２０２により改質部２０８へと供給される。酸素含有ガス供給器２０３は、空気などの酸素含有ガスを改質部２０８へ供給する。水供給器２０４は、水タンク２０１から受け取った水を、改質部２０８へと供給する。改質部２０８は、水を蒸発させて水蒸気を生成すと共に、原料ガスと水蒸気とを反応させる（水蒸気改質：ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ）。酸素含有ガスは、部分酸化改質（ＣＨ４＋Ｏ２→２Ｈ２＋ＣＯ２）に必要である。改質部２０８は、水蒸気改質あるいは部分酸化改質により、原料ガスから水素含有ガス（Ｈ２ガスを含有するガス）を生成する。
【０２６７】
水素含有ガスは、改質部２０８から燃料電池部２１１のアノードへと供給される。酸化剤ガス供給器２１０は、酸化剤ガスとして空気を燃料電池部２１１のカソードへと供給される。燃料電池部２１１は、改質部２０８から供給される水素含有ガスをアノードへ通流させると共に酸化剤ガス供給器２１０から供給される空気をカソードへ通流させることで発電を行う。
【０２６８】
燃料電池のアノードから排出されるガス（オフ燃料ガス）は、オフ燃料ガス流路２３６を介して燃焼器２１６へと供給される。燃焼器２１６は、空気供給器２１８から供給される空気を用いてオフ燃料ガスを燃焼させ、改質部２０８および燃料電池部２１１を加熱する。燃焼器２１６から排出される燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路２３８を介して、発電システム１００の外部へと排出される。
【０２６９】
燃料電池のカソードから排出されるガスは、オフ酸化剤ガス流路２４２を介して、発電システム２００の外部へと排出される。
【０２７０】
［ガス供給異常の判定］
第２実施形態と同様であるので説明を省略する（図４参照）。
【０２７１】
［運転停止動作］
図５のステップＳ２０１において、酸素含有ガス供給器２０３も停止される点と、ステップＳ２０２において、第１弁２５０、第２弁２５２、第３弁２５５、第７弁２６２、第８弁２６４が閉止される点を除けば、実施例について上述したものと同様であるので、説明を省略する。
【０２７２】
［原料ガスを用いた燃料電池の補圧］
図１３は、第４実施形態にかかる発電システムが実行する、原料ガスを用いた燃料電池本体の補圧動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１３を参照しつつ、第４実施形態における補圧動作について説明する。以下の動作は制御器１８０により制御される。図１３に示す原料ガスを用いた燃料電池本体の補圧動作は、図５中のステップＳ２０７に相当する「原料ガス供給動作」である。
【０２７３】
なお、本実施形態における原料ガスを用いた燃料電池本体の補圧動作は燃料電池部２１１のアノード側のガス流路と改質部２０８のガス流路について行われる。装置構成によっては、燃料電池部２１１のカソード側のガス流路を含め、他の部分について原料ガスを用いた補圧動作が行われてもよい。
【０２７４】
原料ガスを用いた燃料電池の補圧動作が開始されると（スタート）、第２温度検出器２７０を利用して燃料電池温度Ｔが特定され（ステップＳ９０１）、燃料電池温度Ｔが補圧開始温度Ｔｓ以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ９０２）。補圧開始温度Ｔｓは、原料ガスによる燃料電池本体２１２のガス流路（改質部２０８および燃料電池部２１１のアノード側を通るガス流路、以下同様）の補圧（ガス流路内部の温度低下による圧力低下に対してガスを供給すること）を開始する必要があるか否かを判定するために設定された所定温度であり、制御器２８０の記憶器に記憶されている。補圧開始温度Ｔｓは、燃料電池本体２１２のシール部分の強度などにより適宜に設定されうる。
【０２７５】
ステップＳ９０２の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ９０１に戻る。
【０２７６】
ステップＳ９０２の判定結果がＹｅｓであれば、第８弁２６４を閉止した状態で、第１弁２５０および第２弁１５２が開放される（ステップＳ９０３）。これにより、原料ガスが燃料電池本体２１２のガス流路へと供給される。この場合、第１弁１５０及び第２弁１５２が、原料ガス供給動作を実行する原料ガス供給器に相当する。また、第８弁２６４が、発電ユニット１と大気との連通を遮断する弁に相当する。
【０２７７】
原料ガス供給時間ｔが特定される（ステップＳ９０４）。原料ガス供給時間ｔｍは、例えば、第１弁２５０および第２弁１５２が開放されてからの経過時間である。原料ガス供給時間ｔｍは、例えば、ステップＳ９０３の実行された時刻（原料ガス供給開始時刻）を制御器２８０が計時器を用いて取得して記憶器に記憶しておき、判定時点に計時器を用いて取得した現在時刻と、記憶されている原料ガス供給開始時刻との差分を求めることで得られる。
【０２７８】
次に、原料ガス供給時間ｔｍが供給時間閾値ｔｓｍ以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ９０５）。供給時間閾値ｔｓｍは、例えば、燃料電池温度Ｔの低下の度合や燃料電池本体２１２のガス流路の容積等から、燃料電池本体２１２の内部の圧力低下を補うために燃料電池本体２１２のガス流路へ供給されるべき原料ガスの量を求め、これを第１弁２５０および第２弁１５２を開放した場合の原料ガスの流量で除する（割算する）ことで設定されうる。
【０２７９】
ステップＳ９０５の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ９０４に戻る。
【０２８０】
ステップＳ９０５の判定結果がＹｅｓであれば、第１弁２５０および第２弁１５２が閉止され（ステップＳ９０６）、燃料電池温度Ｔが判定温度Ｔｔｈとして記憶される（ステップＳ９０７）。ステップＳ９０３からステップＳ９０６までの間に、燃料電池本体２１２のガス流路内の温度低下に伴う圧力低下に対して、当該ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、当該ガス流路へと原料ガスが供給され、圧力が補われる（補圧動作）。
【０２８１】
次に、第２温度検出器を利用して燃料電池温度Ｔが特定され（ステップＳ９０８）、Ｔが０．９Ｔｔｈ未満であるか否かの判定が行われる（ステップＳ９０９）。
【０２８２】
ステップＳ９０９の判定結果がＮｏであれば、ステップＳ９０８に戻る。
【０２８３】
ステップＳ９０９の判定結果がＹｅｓであれば、再度ステップＳ９０３〜ステップＳ９０６の動作が実行され、その後、ステップＳ９０７に戻る。
【０２８４】
上記補圧動作により、燃料電池本体２１２の内部と外部との圧力差により燃料電池本体２１２が損傷することが抑制される。
【０２８５】
［効果］
本実施形態の発電システムによれば、上記原料ガスによる補圧動作を強制的に停止しない場合に比して、マイコンメータによるガス遮断または異常報知を回避するための発電運転の停止期間を、従来の発電システムよりも短くすることが可能になる。
【０２８６】
［変形例］
本実施形態においても、第２実施形態や第３実施形態と同様の変形例（原料ガス供給動作として原料ガスパージを実行する変形例、原料ガスの供給停止期間において水蒸気または空気による補圧動作を実行する変形例、原料ガス供給動作としてガス補給動作を実行する変形例）が可能である。
【０２８７】
空気による補圧動作においては、制御器２８０により第８弁２６４が適宜開放され、発電ユニットのガス流路に空気が供給され、補圧される。
【０２８８】
ガス補給動作においては、発電システムは、第８弁２６４が設けられておらす、発電ユニット（燃料電池本体２１２）の温度低下に伴うガス流路内のガス収縮に対して、制御器２８０は、第１弁２５０及び第２弁２５２を開放することで、原料ガスを補給する。なお、制御器２８０は、これらの弁の開放に伴い、昇圧器２０２を動作させてもよい。
【０２８９】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。
【産業上の利用可能性】
【０２９０】
本発明に係る発電システムは、発電運転を停止する際に、所定の原料ガスの供給動作が実行される燃料電池システムにおいて、マイコンメータによるガス遮断または異常報知を回避するための発電運転の停止期間を従来の発電システムよりも短くすることが可能となる発電システムとして有用である。
【符号の説明】
【０２９１】
１  発電ユニット
２  原料ガス供給器
１０  ガスメータ
１１  原料ガス流量計
５０  発電システム
１００  発電システム
１０１  水タンク
１０２  昇圧器
１０４  水供給器
１０６  蒸発器
１０８  改質器
１１０  酸化剤ガス供給器
１１１  水素生成器
１１２  燃料電池
１１６  燃焼器
１１８  空気供給器
１２８  原料ガス流路
１３０  第１バイパス流路
１３２  水素含有ガス供給流路
１３４  第２バイパス流路
１３６  オフ燃料ガス流路
１３８  燃焼排ガス流路
１４０  酸化剤ガス供給流路
１４２  オフ酸化剤ガス流路
１５０  第１弁
１５２  第２弁
１５４  第３弁
１５６  第４弁
１６０  弁
１６０ａ  第５弁
１６０ｂ  第６弁
１６２  第７弁
１７０  第１温度検出器
１８０  制御装置
２００  発電システム
２０１  水タンク
２０２  昇圧器
２０３  酸素含有ガス供給器
２０４  水供給器
２０８  改質部
２１０  酸化剤ガス供給器
２１１  燃料電池部
２１２  燃料電池本体
２１６  燃焼器
２１８  空気供給器
２３６  オフ燃料ガス流路
２３８  燃焼排ガス流路
２４０  酸化剤ガス供給流路
２４２  オフ酸化剤ガス流路
２５０  第１弁
２５２  第２弁
２５５  第３弁
２６２  第７弁
２６４  第８弁
２７０  第２温度検出器
２８０  制御器
【図１】
2011067923.tif 000003
【図２】
2011067923.tif 000004
【図３】
2011067923.tif 000005
【図４】
2011067923.tif 000006
【図５】
2011067923.tif 000007
【図６】
2011067923.tif 000008
【図７】
2011067923.tif 000009
【図８】
2011067923.tif 000010
【図９】
2011067923.tif 000011
【図１０】
2011067923.tif 000012
【図１１】
2011067923.tif 000013
【図１２】
2011067923.tif 000014
【図１３】
2011067923.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月23日(2012.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した前記原料ガスを消費して発電する発電ユニットと、
前記発電ユニットへ前記原料ガスを供給する原料ガス供給器と、
制御器とを備え、
前記制御器は、
発電運転を通常停止させる場合、前記発電ユニットからの電力の取り出しを停止した後、前記原料ガス供給器から前記発電ユニットへ前記原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、
前記状態が前記第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、発電運転を停止させると共に、少なくとも前記リセット時間が経過する迄は、前記原料ガス供給動作を停止させるように構成されている、
発電システム。
【請求項２】
前記原料ガス供給動作は、
前記発電ユニットのガス流路を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作である、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
原料ガス供給動作は、
発電ユニットのガス流路内の温度低下に伴うガス収縮に対して、原料ガス供給器より原料ガスをガス流路へ供給するガス補給動作である、請求項１記載の発電システム。
【請求項４】
前記発電システムは、前記発電運転の停止に伴い前記発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるように構成され、
前記原料ガス供給動作は、
前記発電ユニットのガス流路内の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、前記原料ガス供給器より前記原料ガスを前記ガス流路へ供給する補圧動作である、請求項１に記載の発電システム。
【請求項５】
前記ガス流路と大気との連通を遮断するための弁を備え、
前記制御器は、前記弁を閉止して、前記ガス流路と大気との連通を遮断するように構成されている、請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記制御器は、
少なくとも前記ガス供給異常により前記原料ガス供給動作を停止している間は、前記ガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記弁を開放させ空気を前記ガス流路へ供給するように構成されている、請求項５に記載の発電システム。
【請求項７】
水蒸気を供給する水蒸気供給器を備え、
前記発電システムは、前記発電運転の停止に伴い前記発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるように構成され、
前記制御器は、
前記ガス供給異常により前記原料ガス供給動作を停止している間は、前記発電ユニット内のガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、水蒸気を前記水蒸発供給器から前記ガス流路へ供給するように構成されている、請求項４に記載の発電システム。
【請求項８】
前記制御器は、
前記ガス供給異常により前記原料ガス供給動作を前記リセット時間以上停止した後、再起動を行わない場合には、前記発電ユニット内のガス流路を原料ガスで掃気する動作である原料ガスパージ動作を行うように構成されている、請求項１に記載の発電システム。
【請求項９】
前記発電ユニットは、燃料電池を含み、前記燃料電池内のガス流路に対して前記原料ガスパージ動作が実行されるよう構成されている、請求項２または８に記載の発電システム。
【請求項１０】
前記発電ユニットは、前記原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器より供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備え、前記水素生成器及び前記燃料電池の少なくともいずれか一方のガス流路に対して前記原料ガスパージ動作が実行されるよう構成されている、請求項２または８に記載の発電システム。
【請求項１１】
前記発電ユニットは、燃料電池を含み、前記燃料電池内のガス流路に対して前記ガス補給動作が実行されるよう構成されている、請求項３に記載の発電システム。
【請求項１２】
前記発電ユニットは、前記原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器より供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備え、前記水素生成器及び前記燃料電池の少なくともいずれか一方のガス流路に対して前記ガス補給動作が実行されるよう構成されている、請求項３に記載の発電システム。
【請求項１３】
前記発電ユニットは、燃料電池を含み、前記燃料電池内のガス流路に対して前記補圧動作が実行されるよう構成されている、請求項４〜７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１４】
前記発電ユニットは、前記原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器より供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備え、前記水素生成器及び前記燃料電池の少なくともいずれか一方のガス流路に対して前記補圧動作が実行されるよう構成されている、請求項４〜７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１５】
本発明の発電システムの運転方法は、
原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した原料ガスを消費して発電ユニットが発電し、
発電運転を通常停止させる場合、前記発電ユニットからの電力の取り出しを停止した後、原料ガス供給器から発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、
前記状態が前記第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、前記発電ユニットの発電運転を停止させると共に、少なくとも前記リセット時間が経過する迄は、前記原料ガス供給動作を停止させる。
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月31日(2012.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した原料ガスを消費して発電ユニットが発電し、
発電運転を通常停止させる場合、前記発電ユニットからの電力の取り出しを停止した後、原料ガス供給器から発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、
前記状態が前記第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続するガス供給異常が発生した場合、前記発電ユニットの発電運転を停止させると共に、少なくとも前記リセット時間が経過する迄は、前記原料ガス供給動作を停止させる、発電システムの運転方法。
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月14日(2012.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含有する原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した前記原料ガスを消費して発電する発電ユニットと、
前記発電ユニットへ前記原料ガスを供給する原料ガス供給器と、
制御器とを備え、
前記制御器は、
発電運転を通常停止させる場合、前記発電ユニットからの電力の取り出しを停止した後、前記原料ガス供給器から前記発電ユニットへ前記原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、
前記状態が前記第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続することが発生した場合、発電運転を停止させると共に、少なくとも前記リセット時間が経過する迄は、前記原料ガス供給動作を停止させるように構成されている、
発電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記制御器は、
少なくとも前記状態が前記第２の上限時間以上継続することが発生して、前記原料ガス供給動作を停止している間は、前記ガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記弁を開放させ空気を前記ガス流路へ供給するように構成されている、
請求項５に記載の発電システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
水蒸気を供給する水蒸気供給器を備え、
前記発電システムは、前記発電運転の停止に伴い前記発電ユニット内のガス流路と大気との連通が遮断されるように構成され、
前記制御器は、
前記状態が前記第２の上限時間以上継続することが発生して、前記原料ガス供給動作を停止している間は、前記発電ユニット内のガス流路の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記ガス流路と大気との連通を遮断した状態で、水蒸気を前記水蒸発供給器から前記ガス流路へ供給するように構成されている、請求項４に記載の発電システム。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記制御器は、
前記状態が前記第２の上限時間以上継続することが発生して、前記原料ガス供給動作を前記リセット時間以上停止した後、再起動を行わない場合には、前記発電ユニット内のガス流路を原料ガスで掃気する動作である原料ガスパージ動作を行うように構成されている、請求項１に記載の発電システム。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含有する原料ガスの流れがリセット時間以上連続して停止されない状態が第１の上限時間以上継続すると、異常信号の出力、および、前記原料ガスの流れの遮断、の少なくともいずれか一方を実行するガスメータを通過した原料ガスを消費して発電ユニットが発電し、
発電運転を通常停止させる場合、前記発電ユニットからの電力の取り出しを停止した後、原料ガス供給器から発電ユニットへ原料ガスを供給する原料ガス供給動作を行い、
前記状態が前記第１の上限時間より小さい第２の上限時間以上継続することが発生した場合、前記発電ユニットの発電運転を停止させると共に、少なくとも前記リセット時間が経過する迄は、前記原料ガス供給動作を停止させる、発電システムの運転方法。
【国際調査報告】
2011067923.tif 000016
2011067923.tif 000017
2011067923.tif 000018
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